為什么冰通常是混濁的？

　　冰上行走

　　當(dāng)冬天來(lái)臨的時(shí)候，在北方，隨著寒冷季節(jié)而來(lái)的是冰雪，以及冰雪帶來(lái)的“挑戰(zhàn)”。比如，有一個(gè)交通術(shù)語(yǔ)屆時(shí)會(huì)讓開(kāi)車(chē)一族非常警惕，那就是“黑冰”。

　　“黑冰”指的是冬天悄然出現(xiàn)在柏油馬路上的一種薄冰，它本身并不是黑色的，而是透明的。由于“黑冰”很薄，當(dāng)它覆蓋到柏油馬路上時(shí)，就會(huì)與路面融為一體，透出馬路的柏油色。車(chē)輛一旦行駛到“黑冰”上，就失去了地面摩擦力，容易引發(fā)重大交通事故。

　　“黑冰”很難被人發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗菬o(wú)色透明的薄薄一層。然而，自然界也可以結(jié)出又厚又透明的巨大冰體，比較著名的例子就是東歐斯洛伐克共和國(guó)境內(nèi)最大的淡水湖——“Velke Hincovo Pleso”。

　　2014年冬天，一位名叫托馬斯·努努克的網(wǎng)紅在YouTube上傳了自己在“Velke Hincovo Pleso”旅游的視頻。他的視頻火爆了全球，因?yàn)橐曨l顯示努努克和同伴正走在一片完全晶瑩剔透的湖面上，湖面以下的湖冰是如此透明，以至于努努克看起來(lái)就好像在湖底巖石的上方懸空行走，令人驚嘆。

　　當(dāng)然，人們也注意到，完全透明的冰在自然界中并不常見(jiàn)。除了“黑冰”和少數(shù)潔凈的湖冰，其他自然界的冰或者人造冰則顯得更渾濁。比如孩童暑假在家中自制的冰塊，常常看上去就好像白色的棉花糖塊——這與透明的“黑冰”形成了鮮明的對(duì)比。

　　物理原因

　　那么，為什么“黑冰”和少數(shù)湖冰是透明的，而很多普通的冰塊卻是渾濁的?

　　冰是由水凍結(jié)而來(lái)，水質(zhì)成分無(wú)疑會(huì)直接影響冰的透明度。我們平時(shí)所見(jiàn)的液態(tài)水似乎都是透明的，但水晶瑩剔透的外表其實(shí)帶有欺騙性——不管它看起來(lái)有多干凈，它永遠(yuǎn)不會(huì)100%純凈。在自然界隨意取些水的樣本仔細(xì)分析，你會(huì)發(fā)現(xiàn)其中可能含有漂浮的有機(jī)物(比如藻類(lèi)和植物殘骸)、懸浮的灰塵以及礦物質(zhì)(比如石灰和各種無(wú)機(jī)鹽)，而且水中一般還會(huì)含有大量的溶解氣體，比如可供魚(yú)類(lèi)呼吸的氧氣。

　　水中的雜質(zhì)和氣體是讓大部分冰塊看上去渾濁灰白的重要原因，因?yàn)榇蟛糠蛛s質(zhì)和氣體在水中的溶解度都是隨著溫度下降而下降的，隨著水溫降低，它們會(huì)逐漸從水中析出，變成渾濁的部分。而且，大部分冰塊都是從外向內(nèi)結(jié)冰，從而將雜質(zhì)和氣體的水溶液“驅(qū)趕”向冰塊的內(nèi)部。冰體增大的同時(shí)，水體在減少，這使得冰塊內(nèi)部雜質(zhì)和氣體溶液的濃度越來(lái)越高，析出更加集中，最終形成較大的雜質(zhì)顆粒和氣泡。

　　除了水質(zhì)因素，水結(jié)冰的方式也會(huì)顯著影響冰的透明度。冰是由晶體組成的，當(dāng)水快速凍結(jié)時(shí)，冰晶往往又小又多，較多的小冰晶會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生較多的反射和散射，使冰看起來(lái)發(fā)白。而緩慢凍結(jié)的冰往往由更少更大的冰晶組成，可以讓光更容易透射。

　　讓冰透明

　　概括地說(shuō)，只有當(dāng)冰緩慢凍結(jié)并且沒(méi)有太多雜質(zhì)和小冰晶時(shí)，它才會(huì)變得清澈透明。“Velke Hincovo Pleso”的湖冰就完美滿(mǎn)足了上述這些條件——潔凈的湖水在風(fēng)平浪靜的時(shí)候緩慢凍結(jié)，先是在湖水表面形成了一層大約2厘米厚的“冰毯”，然后從上到下(而非“包圍式”的從外向內(nèi)，從而能夠讓雜質(zhì)向外“逃逸”)，讓冰晶緩慢生長(zhǎng)，形成空氣般的“水玻璃”。

　　類(lèi)似的物理過(guò)程發(fā)生在馬路的“黑冰”上——盡管“黑冰”的水源并不單一(可以是露水、毛毛雨滴或者融化的雪水)，它總是在低風(fēng)速期間緩慢凍結(jié)，始終很薄，幾乎不含雜質(zhì)。這就是為什么黑冰如此透明的原因。

　　人造冰也要遵循同樣的物理定律。孩童在家里制冰時(shí)，只是將水注入制冰模具，然后把裝滿(mǎn)水的模具關(guān)到冰箱里，坐等水結(jié)成冰塊。模具中的水由外向內(nèi)驟然變冷，其中的雜質(zhì)沒(méi)有“逃逸”的空間，自然做不出透明的冰塊。

　　而酒吧和餐廳中使用的制冰機(jī)，構(gòu)造復(fù)雜，價(jià)格昂貴，但有著控制水體的凍結(jié)速度和凍結(jié)方式的功能，從而能夠制作出透明的冰塊。比如，一些肯德基或麥當(dāng)勞的制冰機(jī)將制冰模具豎立放置(而不是像家里那樣平放)，注水也是噴淋式的。工作時(shí)，純凈的蒸餾水自上而下流過(guò)立起來(lái)的制冰模具，冰晶會(huì)統(tǒng)一沿著水流方向生長(zhǎng)，而新結(jié)的冰所排出的雜質(zhì)也會(huì)被沖走，這樣得到的冰塊就非常透明。

　　可見(jiàn)，想凍出清澈透明的“完美”冰塊，還是挺不容易的。