Természetesen előforduló jégtüskék, gyakran kör alakú jéggyertyák vagy sokszögletű jégtornyok (általában háromszög alakúak) formájában, alkalmanként fagyott esővízzel vagy csapvízzel teli tartályokban találhatók. A víz 9%-kal tágul, amikor jéggé fagy, és a jégkristály legegyszerűbb, belső szerkezetét tükröző alakja a hatszögletű prizma. A kristály felső és alsó oldala hatszögletes síkok, amelyeket alapsíkoknak nevezünk, az alapsíkokra merőleges irányt pedig c-tengelynek nevezzük.

Játékhordozó

Egy háztartási hűtőszekrény fagyasztórekeszében növekvő három jégtüske

A folyamat akkor kezdődik, amikor a felszíni víz magokat képez az egyenetlenségek körül, ahol a tartály falával találkozik, és befelé fagy. Ha az elsőként kialakuló kristály c-tengelye nem függőleges, az alapsík a c-tengelyre merőleges vonal mentén metszi a felületet, és a jégtűk hajlamosak ezen a vonalon keresztül a felületen terjedni. Ugyanakkor a bazális sík mentén egy jégfüggöny nő lefelé a túlhűtött vízbe. Ahogy a jégréteg növekszik, hogy a felület nagy részét befedje, a kristályok összeolvadnak és mereven rögzülnek a helyükön, és a jégréteg a közepe felé haladva tovább fagy, amíg csak egy kis lyuk marad fagyatlanul. A kristályfüggönyök általában 60 fokos szögben csatlakoznak egymáshoz, így a lyuk gyakran háromszög alakú, bár más geometriai formák is lehetségesek. A jég folyamatos terjeszkedése lefelé a vízbe, majd a maradék vizet felfelé préseli a lyukon keresztül, és egy domború meniszkusz keletkezik, amely a jég felszínénél kissé magasabbra domborodik. Ahogy a meniszkusz szélei megfagynak, egy kis gátat hoznak létre, amelynek hatására a víz magasabbra emelkedik, és ahogy a jéggát fölött tágul, a szélek ismét megfagynak, és az első gát tetején újabb gátat képeznek. Ha a víz tágulási sebessége megegyezik a fagyás sebességével a lyuk peremén, akkor ez a folyamat folyamatosan ismétlődik, és az egymást követő rétegek egy jégcsövet alkotnak. A cső növekedése így folytatódik mindaddig, amíg a csúcs el nem zárul, vagy amíg az összes víz meg nem fagy. A jégcsapok kialakulása összefügg a víztest alakjával, az oldott szennyeződések koncentrációjával, a levegő hőmérsékletével és a víz feletti keringéssel. A víz felszíne alatt kialakult kristallitból kinövő tüskék meredek szögben, nem pedig merőlegesen nyúlhatnak ki a jégtakaróból.

Elágazó jégtüske

A háztartási hűtőszekrényekben előállított jégkockákon mesterségesen is kialakíthatók kis jégtüskék; műanyag jégkockatartókban lévő desztillált vízzel. A tüske kialakulása abban hasonlít a természetesen előforduló tüskékéhez, hogy a belső víz tágulása és a kocka belsejének térfogatcsökkenése megnöveli a víz nyomását, ami a lyukon keresztül felfelé nyomja a vizet. A cső növekedése akkor szűnik meg, amikor a cső tetején lévő csepp teljesen megfagy, ami lényegében a kockában lévő többi víz megfagyása előtt történik. Ezzel a módszerrel kis tüskék keletkeznek, amelyek keresztmetszete általában kerek vagy háromszög alakú, hegyes csúcsú. Az ezzel a módszerrel végzett kísérleteket laboratóriumi körülmények között végezték, de azt találták, hogy a nem desztillált vízből készült jégkockákban kevésbé valószínű, hogy tüskék alakulnak ki, mivel a vízben lévő szennyeződések gátolják a tüskeképződést. Ez felveti azt a kérdést, hogy a természetben előforduló jégtüskék hogyan alakulnak ki csapvízben vagy esővízben, és Libbrecht és Lui azt javasolta, hogy a hűtőszekrényben növesztett kis tüskék esetében a szennyeződések egyre inkább koncentrálódnak a cső tetején lévő kis, nem fagyott cseppben, ami csökkenti a fagyási sebességet és így a cső növekedését. Úgy vélik azonban, hogy azokon a ritka alkalmakkor, amikor természetes, szabadtéri jégképződményekben kivételesen nagy tüskék nőnek, valamilyen más mechanizmusnak kell eltávolítania a növekvő cső tetején felhalmozódó szennyeződéseket. Vagy a szennyeződések lassabban fagyó zsebekbe kényszerülnek, vagy talán egy konvektív áramlás, amely a kisebb, mesterségesen növesztett tüskéknél jelentéktelen lenne, a cső tetején lévő vizet alulról érkező friss vízzel helyettesíti.

A Caltechben végzett munka eredményei olyan kísérleteket javasoltak, amelyek tovább tisztázhatják ezt a jelenséget.

A Caltechben végzett munka eredményei olyan kísérleteket sugalltak, amelyek ezt a jelenséget tovább tisztázhatják.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.