在遙遠(yuǎn)的極地和高山地區(qū),存在著大量的冰川冰,這些冰中有許多就像天空一樣是藍(lán)色的,透著一股神秘的氣息。同樣是冰,為什么我們常見(jiàn)的冰是白色的而冰川冰卻是藍(lán)色的呢?
我們?cè)谌粘I钪兴吹降?,所接觸到的冰都是沒(méi)有顏色,呈透明狀,而在千百年都不會(huì)融化的冰川之上,那里的冰塊都是以晶瑩剔透的淡藍(lán)色為主,有的甚至是呈現(xiàn)出深藍(lán)色的模樣。
01/瑞利散射折射出來(lái)的藍(lán)色光芒
常年的積雪擠壓和雪水形成了密度較高的冰。波長(zhǎng)較短的光被反射,所以人們看到的冰川呈透明的藍(lán)顏色。波長(zhǎng)較短的藍(lán)光很難穿透冰川冰而最終被散射,看過(guò)去就像是藍(lán)色的冰川,這和海水呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色的原因是一樣的,這中間有一個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ),叫做瑞利散射。
瑞利散射規(guī)律是由英國(guó)物理學(xué)家瑞利勛爵(Lord Rayleigh)于1900年發(fā)現(xiàn)的,因此得名。瑞利散射是一種光學(xué)現(xiàn)象,屬于散射,又稱(chēng)“分子散射”。
02/藍(lán)色的冰川下卻是白色?
其實(shí),冰川最初的顏色是乳白色的,其主要是由冰川冰構(gòu)成,它是一種具有塑性的、透明的淺藍(lán)色多晶冰體。由粒雪經(jīng)成冰作用而成,冰川冰在普通情況下結(jié)成的冰更加堅(jiān)硬致密,這就導(dǎo)致了里面的氣泡數(shù)量很少。有生活經(jīng)驗(yàn)的人知道,我們所接觸的冰塊并不怎么堅(jiān)硬,而且里面有很多氣泡。
冰川冰呈現(xiàn)藍(lán)色的原理與天藍(lán)色的原理相同,兩者都是光散射效應(yīng),只不過(guò)冰川冰中的微小氣泡代替了大氣中的氣體分子和小水滴。
03/冰川的原料——粒雪
我們通常所見(jiàn)到的冰都是由液態(tài)的水冷卻到0℃以下凝結(jié)形成的,但冰川冰的形成過(guò)程卻不同,它的“前世并不是液態(tài)的水”,而是固態(tài)的雪。在極地和高山地區(qū),寒冷的氣候使得全年的降水均是固態(tài)形式,也就是說(shuō),在那里只會(huì)下雪而不會(huì)下雨。雪花一落到地上就會(huì)發(fā)生變化,隨著外界條件和時(shí)間的變化,雪花會(huì)變成完全喪失晶體特征的圓球狀雪,稱(chēng)之為粒雪,這種雪就是冰川的“原料”。
積雪變成粒雪后,隨著時(shí)間的推移,粒雪的硬度和它們之間的緊密度不斷增加,大大小小的粒雪相互擠壓,緊密地鑲嵌在一起,其間的孔隙不斷縮小,以致消失,雪層的亮度和透明度逐漸減弱,一些空氣也被封閉在里面,這樣就形成了冰川冰。
冰川冰最初形成時(shí)是乳白色的,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歲月,冰川冰變得更加致密堅(jiān)硬,里面的氣泡也逐漸減少,這時(shí)由于光的散射,冰川冰中的微小的氣泡,波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅橙光由于衍射能力強(qiáng),都穿透,而藍(lán)光波長(zhǎng)較短,被散射,使冰川冰呈藍(lán)色,這于天與海呈藍(lán)色的原因一樣。
簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),因?yàn)樘炜帐撬{(lán)的,水是清澈的,那么清澈的水倒映出來(lái)的影子就是藍(lán)色的,看起來(lái)冰就是藍(lán)色的。
冰川,是江河之源,是高山之歌,是視線之外的潔白,是一道不應(yīng)消逝的風(fēng)景。自6500萬(wàn)年,冰川誕生以來(lái),青藏高原持續(xù)隆升。高原內(nèi)部及周邊的降水量、溫度出現(xiàn)顯著分異,三種不同類(lèi)型的冰川開(kāi)始了各自的生長(zhǎng)。
最震撼的海洋型冰川群,則出現(xiàn)在喜馬拉雅山脈東段的南迦巴瓦峰周?chē)?,以及念青唐古拉山脈東段。各處發(fā)育的冰川不斷匯流,造就了一個(gè)個(gè)充滿(mǎn)運(yùn)動(dòng)旋律的大型冰川群。
在我們這顆藍(lán)色星球上,冰川水占了淡水的68.7%,冰川的融化影響著全球的大氣環(huán)流、水循環(huán)和氣候,給工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文明帶來(lái)重要影響。因此,對(duì)水和冰開(kāi)展持續(xù)性研究具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
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