Így készül a tökéletes jégcsap

A körülmények apró változásai is jól látható különbségekhez vezetnek az egyes jégcsapok méretében és alakjában, állapította meg egy kanadai kutatócsoport. A jégcsapokat laboratóriumi körülmények között növesztették, hogy megvizsgálják az azonos módon keletkező jégcsapok hasonlóságát.

"Lógó" jégcsap-sztalagmit

Stephen Morris és Antony Szu-Han Chen, a Torontó Egyetem fizikusai arra számítottak, hogy az általuk létrehozott jégcsapok az elméleti előrejelzésnek megfelelően szabályos kúp alakúak lesznek, a jégcsapkúp végéről letört darab pedig az eredetihez hasonló. A kutatók a jégcsapok növekedésének megfigyeléséhez egy alacsony hőmérsékletű berendezést építettek, melybe felülről víz csepegett, és ennek egy része megfagyott. Hogy a jégcsap felülete egyenletes kezelést kapjon, a jégcsapokat lassan forgatták - négypercenként egy fordulattal, úgy mint a csirke grillezőben.

"Tudomásunk szerint eddig még senki nem vizsgálta meg módszeresen a jégcsapok alakjának kialakulását. Senki nem alkotott kipróbált fizikai elméletet a jégcsapok kialakulásának módjáról" - mondja Morris.

A nevelt laborjégcsapok körülbelül félméteresre nőttek, és míg némelyikük kúpos alakot vett fel, mások sokkal tökéletlenebbre sikerültek. A korábbi elmélet szerint egy tökéletes alakú jégcsap növekedéséhez mozdulatlan levegő kell. A kísérletek szerint azonban más a helyzet: a nyugodt levegőben növesztett jégcsapok legtöbbje különös lábakat és csúcsokat növesztett, míg a mozgó levegőben létrejövők közel ideális alakúak lettek.

 

Egy közel tökéletes jégcsap, melyet desztillált vízből, gyengén kevert levegőben, mintegy 10 óra alatt állítottak elő. A jégcsap négypercenként fordult egyet

Kiderült, hogy a víz minősége is számít: a desztillált vízből létrehozott jégcsapok nagyobb valószínűséggel lettek szabályos kúp alakúak, mint a csapvízből készültek. A csapvíz szennyeződései felelősek ugyanis a csomós és hullámos formákért. Morris szerint a torontói csapvíz nem a legideálisabb víz jégcsapnövesztési célra.

A jégcsapok önmagukban is érdekesek, de alakjuknak és létrejöttüknek tanulmányozása olyan mérnöki alkalmazásokban is fontos, mint a távvezetékek vagy a repülőgépek szárnyainak eljegesedése. "Ha nem értjük a jégcsapokat, akkor azt sem értjük, hogyan jegesedhet el az erős légáramlásoknak kitett repülőgép szárnya"- közölte Morris.

 

Az enyhén kevert levegőben, csapvízből növesztett jégcsap rücskös és kanyargós

A jégcsapok képződése bizonyos szempontból a cseppkövek létrejöttére hasonlít, de lényeges különbségek figyelhetők meg a két folyamat között. Az egyik eltérés, hogy míg a cseppkő-sztalaktikok belsejében egy vékony csatorna húzódik végig a a lefelé áramló karsztvíz számára, addig a jégcsapok vize a képződmény felületén csorog le.

A lógó jégcsapok alatt általában nem jönnek létre az álló jégcsap-sztalagmitok. Ennek oka az, hogy a jégcsap csúcsáról lecseppenő víz helyzeti energiája földet éréskor hővé alakul, a csepp melegebb lesz. Ha viszont az alsó felület eléggé hideg, akkor mégis megfigyelhető a felfelé növő cseppkő.

Alagút boltozatáról csepegő víz által kialakított jég-sztalagmitok (Pennsylvania, 2005 február)