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冬天即将结束;零下温度的最后一晚就在这里。早上，人们仍然会在排水沟或汽车保险杠上偶尔发现冰柱。当你仔细观察这些冰柱时，你可能会注意到它们显示出一种特征性的涟漪模式——总是在一厘米左右宽。是什么导致了这些涟漪?阿姆斯特丹大学的物理学家和化学家使用自己设计的冰柱机研究了这个问题，发现盐在涟漪的形成过程中起着重要作用。
这项研究是由阿姆斯特丹大学物理研究所和Van"t Hoff分子科学研究所的博士生Menno Demmenie及其同事进行的。研究结果发表在《应用物理评论》上。
冰柱机
为了进行这项研究，Demmenie和他的同事建造了一个真正的冰柱机器。“在一个带窗户的大冰箱里，我们花了几周时间成为真正的冰柱生长专家，”Demmenie 回忆道。
“困难的问题是必须多快地添加水才能形成一个漂亮的冰柱。如果水流得太快，就会损失相对大量的水，将冰箱的地板变成一块冰。另一方面，如果水流调低太多，冰柱往往会像石笋一样向上生长。最终我们发现，在-15°C的温度下，每小时流入<>毫升，可实现最佳生长速度。 这相当于水龙头大约每三秒滴一次。
一旦找到正确的水流入，研究人员就可以继续前进。他们用他们的机器在不同的环境和不同类型的水下制造了许多不同的冰柱。最后，形成冰柱涟漪的关键因素原来是所使用的水中盐的浓度。下图显示了不同浓度盐的冰柱，从由极纯水制成的冰柱(左)到相对咸水中的冰柱(右)。随着盐浓度的增加，冰柱上的涟漪变得更加清晰可见。
研究人员使用了一个聪明的技巧来研究盐在冰柱形成中的作用。当形成冰柱的水冻结时，盐分子作为“杂质”被推出冰。结果，大部分盐存在于冰柱外部的一层薄薄的液态水中。科学家们在他们使用的水中添加了着色剂，其过程与盐分子相同。这使他们能够很好地可视化液态咸水存在的位置。
涟漪解释
通过这种方式，发现液态水的流动导致了涟漪的出现。使用纯净水时，冰柱周围没有一层咸味液态水，形成过程看起来更像是滴落的蜡烛。当使用较咸的水时，冰柱被一层薄薄的液体盐水包围，水的流动会产生规则的涟漪。水含有的盐越多，过程就越强，最终导致形成更厚的涟漪。
在自然界中，水总是含有少量的盐。这解释了我们早上在排水沟和汽车保险杠上发现的美丽结构 - 整夜都在工作的一层薄薄的略咸水涟漪。
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