遼寧法庫縣神秘冰圈如何解釋？

01-22

這種如同冰上旋轉木馬一樣的神奇現象非常罕見，在中國境內發現的也比較少，遼河上出現的冰圈堪稱為2018年的第一個自然奇觀。

實際上在2017年11月，內蒙古呼倫貝爾的伊敏河上也發現了冰圈，當地的趙先生與幾位冬泳愛好者偶然遇見了這一自然奇觀，將視頻上傳到網上之後吸引了很多人去觀看。

趙先生拍攝視頻中的這個冰圈，有三個非常鮮明的特點，一是冰足夠厚、二是水流非常湍急、三是旋轉的速度相對比較快。

世界上第一次有記錄的報道發表在1895年版的科學美國人，當時在Mianus河上發現了一個緩慢旋轉的冰圈。

自那以後，在一些天然環境差別很大的河流與湖泊中，大大小小、形態各異的冰圈被發現的案例越來越多，人們對此的興趣日趨濃厚，都想搞清楚這種現象究竟是如何形成的、自然之力是否如此神奇、到底哪些苛刻的條件使得冰圈如此稀少？

上面這個視頻是在俄羅斯發現的一個非常完美的、典型的巨大冰圈；但它們並不總是堅實的大冰塊，在這種鬆散的、泥漿一樣的、隨機取向的針狀冰晶（碎冰屑）環境中也能發生。

還有的一大堆聚集在一起，並且因為不斷的碰撞形成了邊緣凸起的盤子狀。

大小也是如此，名符其實的「冰盤」。

而在南極洲羅斯海中的盤子顯然不是太圓。。。

在貝加爾湖上發現的這兩個冰圈有多大呢？

它的直徑達到了4.4公里，這是國際空間站的宇航員在2009年4月觀測到的，之前包括衛星在內也曾經發現過幾次。這個尺度的冰圈可能與湖下面的湖水對流有關，但具體成因仍然未知。

而相對來說更常見一些、人們更感興趣的還是這種能夠自然旋轉、河流上形成的冰圈。

一百多年來，包括河流學家、地質學家、氣象學家等在內的很多研究人員都試圖剖析這一神奇現象、找出一個完整的理論機制。但冰圈的產生是隨機的、不一定什麼時候發生在哪裡，並且持續的時間都不長，所以很難在野外自然發生的狀態下進行徹底而完善的研究，當前比較主流的解釋就是「漩渦」。

在一條緩慢流動的河水中，寒冷的空氣使得漩渦表面的水慢慢凍結並且不停的旋轉，隨著冰圈面積的增長，它會接觸到周圍的冰層併產生摩擦，從而形成一個完美的圓盤。如果水流太快，就會產生過大的湍流打亂掩蓋了漩渦；而若漩渦旋轉得太慢，那麼水流就會凍結成一整塊冰。所以在這種情境下，緩慢的水流與恰到好處的漩渦以及合適的冷空氣缺一不可。

另外一種就是，河流上的冰面斷裂之後，在狹窄的空間內產生了渦流、帶動冰塊旋轉，在與周圍冰面不斷摩擦的過程中最終形成圓盤，這種情形下無論水流大小都可能會發生。

而第三種情況的產生條件更為苛刻，前提是水面先結冰，然後水面下的漩渦通過旋轉剪切效應的作用，旋轉水流沖刷、分離下來一個圓盤，或者是沖刷斷裂下來的冰塊不那麼圓、再慢慢磨圓。這種情況雖然有些匪夷所思，但也不是沒有發生的可能，尤其是在結冰之後氣溫升高冰層變薄變軟、或者水流變大渦流增強的條件下。松花江哈爾濱段每年冬天的冰層平均厚度接近半米，正常情況下十幾噸的大卡車通行毫無問題，但每年都會有小轎車、SUV掉進去的情況，這就是局部水流沖刷出來的「清溝」導致的，這些地方的冰面變得很薄。

上述這三種情況比較好的解釋了大部分典型的冰圈形成原因，尤其是位於河道彎曲處外側的冰圈，因為河流彎道外沿更容易形成渦流。但是在確定沒有漩渦的幾乎靜止的水流中，發現冰圈也依然在旋轉；並且在相同的條件下，大冰圈和小冰圈的旋轉速度幾乎一樣；由此可見，因河水流動產生的漩渦並非是形成冰圈的唯一因素。

這個問題直到2015年比利時列日大學的一個小組進行了相關研究才得出結論，實驗看起來無比的簡單，每個孩子都能在家裡做一遍。用杯子或碗底凍一塊圓餅形的冰塊，然後小心的將其放入溫水盆中，過一會就能發現你的「冰盤」旋轉起來了。為了防止冰塊四處浮動，可以用一根線在其中心固定住，這樣就會在原處旋轉了。研究人員在冰盤中心凍入了一顆鎳珠、上方固定一塊磁鐵來防止冰盤的水平漂移。

但是，在溫水中的圓冰塊為什麼會旋轉起來呢？

研究人員採用了粒子圖像測速技術來分析冰盤底部的水流運動情況，他們發現在冰盤的融化過程中水流是向下的，並且水流也同時發生了水平旋轉，也就是產生了一個垂直渦流。

他們提出的機制是，在冰盤底部的水達到了密度最大的4℃，密度最大的水下沉時產生了向下的羽流，而在地轉偏向力的作用下這個向下的羽流又產生了水平旋轉的渦流（就是和水流入下水道時產生了漩渦一樣的原理），然後粘性力傳導帶動了冰盤產生旋轉。並且在將水加熱時，觀察到冰盤以更快的速度進行旋轉。

（論文鏈接：https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.93.033112）

歸根結底，依然是漩渦，只是在這種情況下並非河水流動產生的漩渦，而是冰塊在融化的過程中由自身因素創造出來的漩渦，然後接下來在周圍冰層的不斷摩擦下變圓。但仍然存在著疑問，首先是地轉偏向力的作用非常微弱，其次是冰塊在冷水中的融化緩慢、單位時間內的融量也很小，那麼在野外的自然環境中能否完全由自身融化原因而產生旋轉冰圈呢？可能也需要微弱的水流進行推動，總之這是一個各方面因素都需要具備的極度巧合事件，否則也不會這麼罕見了。

在實驗室中用冷水來做試驗的話，可能這麼小的或者形狀不規則的冰盤在短時間內難以旋轉起來（我推測的並不確定，小時候在冷水中玩冰塊沒有發現這種現象），如果完全模擬自然環境就需要一個巨大的實驗室了，而這種實驗似乎又不那麼值得做，畢竟將其當作非自然現象的神秘「轉運盤」的也不會有多少人。。。絕大多數冰圈還是發現在河水流動的河道彎曲、不規則之處。猜一猜，大海上漂流著的、融化的冰山會旋轉嗎？

旋轉木馬這種體驗簡單的遊樂設施卻一直令人樂此不疲，抱著小孩或女友旋轉、高興得直轉圈。。。悠然自得的旋轉似乎有著無窮的樂趣和吸引力，那麼冰轉盤這種得天獨厚的體驗自然也不能輕易放過啊～～自然形成的那麼少見、又那麼小真不過癮，怎麼辦？？？

擼起袖子、抄起油鋸、找塊敞亮地方自己開干啊～～