Přirozeně se vyskytující ledové hroty, často v podobě kruhových ledových svíček nebo mnohostěnných ledových věží (obvykle trojúhelníkového tvaru), se občas nacházejí v nádobách se zmrzlou dešťovou nebo vodovodní vodou. Voda se při mrznutí na led rozpíná o 9 % a nejjednodušším tvarem ledového krystalu, který odráží jeho vnitřní strukturu, je šestiboký hranol. Horní a dolní plocha krystalu jsou šestiúhelníkové roviny nazývané základní roviny a směr, který je kolmý na základní roviny, se nazývá osa c.

Přehrát médium

Tři ledové hroty rostoucí v mrazicím prostoru domácí chladničky

Proces začíná, když povrchová voda vytváří jádra kolem nerovností, kde se setkává se stěnou nádoby, a zamrzá dovnitř. Pokud osa c prvního vznikajícího krystalu není svislá, protíná bazální rovina povrch podél přímky kolmé na osu c a ledové jehličky mají tendenci se šířit po povrchu podél této přímky. Současně podél bazální roviny roste dolů do přechlazené vody ledová clona. Jak ledová vrstva roste a pokrývá většinu povrchu, krystaly se spojují a pevně drží na místě a ledová vrstva pokračuje v mrznutí směrem ke středu, dokud nezůstane nezmrzlý jen malý otvor. Krystalické závěsy mají tendenci se spojovat pod úhlem 60 stupňů, a tak má otvor často tvar trojúhelníku, i když jsou možné i jiné geometrické tvary. Pokračující rozpínání ledu směrem dolů do vody pak vytlačuje zbývající vodu otvorem nahoru a vytváří se vypouklý meniskus, který vystupuje o něco výše než povrch ledu. Když okraje menisku zmrznou, vytvoří malou hráz, která způsobí, že voda stoupá výš, a jak se rozšiřuje nad ledovou hráz, okraje opět zmrznou a vytvoří další hráz nad první. Pokud je rychlost rozpínání vody stejná jako rychlost mrznutí na okraji otvoru, pak se tento proces neustále opakuje a postupné vrstvy vytvářejí ledovou rouru. Růst trubice tímto způsobem pokračuje, dokud se špička neuzavře nebo dokud veškerá voda nezamrzne. Tvorba ledových hrotů souvisí s tvarem vodní plochy, koncentrací rozpuštěných nečistot, teplotou vzduchu a cirkulací nad vodou. Hroty, které vyrůstají z krystalitu vytvořeného pod vodní hladinou, mohou vyčnívat z ledové vrstvy pod strmým úhlem, nikoli kolmo k ní.

Rozvětvený ledový hrot

Malé ledové hroty lze uměle vytvořit na kostkách ledu vyrobených v domácích chladničkách; pomocí destilované vody v plastových zásobnících na led. Vznik hrotu je podobný jako u přirozeně se vyskytujícího hrotu v tom, že rozpínání vnitřní vody a, zmenšení objemu uvnitř kostky, zvyšuje tlak na vodu, která ji tlačí vzhůru otvorem. Růst trubice se zastaví, když kapka v horní části trubice zcela zmrzne, což je podstatně dříve, než zmrzne zbytek vody v krychli. Při této metodě vznikají malé hroty, které mají obvykle kulatý nebo trojúhelníkový průřez s ostrými špičkami. Pokusy s touto metodou byly prováděny v laboratorních podmínkách, ale bylo zjištěno, že u kostek ledu vyrobených z nedestilované vody je tvorba hrotů méně pravděpodobná, protože nečistoty ve vodě brání tvorbě hrotů. To vyvolává otázku, jak se tvoří přirozeně se vyskytující ledové hroty ve vodovodní nebo dešťové vodě, a Libbrecht a Lui navrhli, že v případě malých hrotů pěstovaných v chladničce se nečistoty stále více koncentrují v malé nezmrzlé kapce v horní části trubice, což snižuje rychlost mrznutí, a tím i růst trubice. Domnívají se však, že ve vzácných případech, kdy v přírodních venkovních ledových útvarech rostou výjimečně velké hroty, musí nečistoty, které se hromadí v horní části rostoucí trubice, odstraňovat nějaký jiný mechanismus. Buď jsou nečistoty vytlačovány do kapes, které zamrzají pomaleji, nebo možná konvektivní proudění, které by u menších, uměle vypěstovaných hrotů bylo nevýznamné, nahrazuje vodu v horní části trubice čerstvou vodou zespodu.

Výsledky práce provedené na Caltechu navrhly experimenty, které by mohly tento jev dále objasnit.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.