书城科普天文地理趣味百科(趣味智力测验百科)
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第42章 水在4℃以下时热缩冷胀导致冰从水面上冻起吗?

大多数物体都有热胀冷缩的特点。冬天坐火车时听到的“咯噔”声大,就是因为铁轨遇冷收缩,每根铁轨都比夏天时短了一点儿,两根铁轨之间的空隙大了,火车跑起来“咯噔”的声音就大。

液体一般也都是热胀冷缩,但是水却有一个奇怪的特性,它只有在4℃以上时是热胀冷缩。天冷的时候,湖面上散热比较快,湖面的水遇冷收缩,体积变小,变得比较重,这些冷的水沉到湖底,湖底比较暖和的水浮到湖面上来,这样不断对流,就会使本来上面冷下面热的水,很快变成上下温度相同的水。等到湖里的水都达到4℃时,随着天气越来越冷,水开始变成冷胀热缩。因水在4℃时密度最大,当温度达到3℃时,这时的冷水就开始膨胀变轻,所以湖面上这层冷水不会沉下去,而是留在最上面。等湖面上的水到了0℃时,就开始结冰,当然是先从表面上开始结一层薄薄的冰,等温度再下降时,冰层会变得更厚,因冰的密度比水小,所以,始终浮在水面上,冰下的水还能保持4℃的温度。

幸亏水的这一特性,水里的生物才能存活下来。如果水始终保持热胀冷缩,冬天就会从湖底开始向上结冰,鱼类会被全部冻在湖里,并且到了春天,这些冰融化起来也更加困难。

在地球最近的地质时期——第四纪开始以后,地球上的气候逐渐进入了一个相对来说比较寒冷的时期,最冷的时候,大冰层最厚的地方超过2000~3000米。据估计,冰川面积最大的时候,整个世界大陆有30%的面积被冰川掩盖。

南极,是寒冷的代名词,可这里却有一个面积为483600平方公里的不冻湖。