死亡冰柱是什么原理(死亡冰手指现象)

死亡冰柱是一种在地球两极、发生在海底的自然现象。当海水温度降低到一定程度后,海水里的盐分被析出,海水发生结冰现象,并呈柱状向海底延伸,所到之处,海洋生物被冻死,这一现象被称为死亡冰柱。
死亡冰柱的形成原理也并不复杂,海水都是含有盐分的,因此会非常的咸,对于食盐的溶解度有很多影响因素,例如温度、压力等。而随着温度的降低,食盐的溶解度逐渐的减小。海水含有盐分因此它的凝固点会降低,这也是海水不会彻底结冰的原因,但是当冬天来到温度降低,这个时候无机盐可能会结晶析出,这样海水的凝固点就会上升,开始出现结冰现象。

很多人对深海怀有恐惧,除了大海变化万千令人琢磨不透、海洋中孕育有很多危险生物之外,深海更像一个恐怖深渊,有很多潜藏的未知危险。

比如深海里,所到之处无一生还的最为恐怖的杀手,并不是什么虎鲸、大白鲨,而是很多人都不太了解的“死亡冰手指”!

图片来自BBC纪录片《冰冻星球》

顾名思义,“死亡冰手指”是一根能散播死亡的“冰冻手指”。被这根“手指”碰到,无论什么生物都会遭遇冰封。行动缓慢或体型小的海洋动物会立即死亡,即使体型大一些,不少也会负伤严重,往往行动受限,死缓之后还是逃不脱“死神镰刀”的收割。

“死亡冰手指”还有个名字叫“死亡冰柱”,它是由下沉的盐水形成的,由于盐水温度极低,周围海水会迅速冻结。可能你会问,都是盐水,为什么就它这么突出、如此不合群、温度这么低?

这是因为有寒潮来临的时候,海面气温过低,海水开始结冰时,随着盐分析出,冰块周围的海水盐度增加,导致这部分海水的密度远高于周遭,高浓度盐水迅速下沉,它所途径的区域遇到这冰冷的高浓度盐水后也就快速冻结。

盐度(密度)不同的海水担负着热交换的任务

由于盐水的凝固点低于纯水,所以这种暗流的温度低于0℃是极为常见的。在日常生活中,我们也能找到类似原理的应用。比如下雪的时候,一旦形成积雪影响交通,环卫人员就会撒上工业盐。有了工业盐的加持,雪水不再纯净,凝固点就降低了,即使周遭气温维持在零下,也不容易形成积雪或结为冰冻,道路行车也就安全了。

同样的道理,当一股低温高盐度暗流遇上另一股低盐度暗流时,热交换结果有可能导致低盐度暗流迅速降到冰点以下而结冰(高盐度暗流的温度可以远低于低盐度暗流的冰点,但是高于其自身的冰点)。

海水暗流在视觉上呈现细小“水龙卷”效果

一旦低盐度暗流开始结冰,那低盐度暗流里的盐分也会析出,而这个过程是吸热的,进而加速降温结冰的过程。所以,“冰手指”一旦启动,就很可能变得非常迅速,从而导致行动缓慢的动物根本来不及逃离!所以,每年有不计其数的海胆、海星等,死于“冰手指”之下。

海洋蕴藏着数不清的秘密,“死亡冰手指”不过是众多秘密中展露出的冰山一角,我们在科学探索的同时,也必须满怀对海洋、对自然的敬畏!

笔者:陈山,中国气象局气象分析师,气象工程师。

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