冰透镜是指用冰做成的凸透镜,可以用来取火。在自然界中,冰透镜也指当水分在土壤或岩石中扩散并在局部区域积聚时,若温度降低形成的冰体。这种冰体最初聚集在孔隙或裂缝中,只要水分能继续补充且温度低于冰点,冰就会继续聚集并成长成透镜体,将土壤或岩石楔开。冰透镜平行于地表生长,深达几厘米到几分米。关于冰透镜的人工制作,早在我国西汉(公元前206~23年)《淮南万毕术》中就有记载。

趣闻

关于冰透镜的人工制作,早在我国西汉(公元前206~23年)《淮南万毕术》中就有记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”其后,晋朝张华的《博物志》中也有类似记载。

清代科学家郑复光(1780~?)根据“淮南万毕术”的记载,亲自动手做过一些实验,完全证实冰透镜可以取火。他在《镜镜冷痴》中写道:将一只底部微凹的锡壶,内装沸水,用壶在冰面上旋转,可制成光滑的冰透镜,利用它聚集日光,可使纸点燃。

应用

李双江2006年6月21日中午12时在哈尔滨市松花江北侧的太阳岛上共同手持取火棒,对准用松花江冰块制成的冰透镜的焦点,成功采集了第四届全国世界特殊奥林匹克运动会的圣火。

地质学意义

在地质学中,冰透镜的形成对于理解寒冷地区的风化作用至关重要。冰透镜由冻胀引起土壤隆起和基岩断裂,是在寒冷地区的主要风化作用之一。冻胀会产生岩石碎片,并改变景观。尽管在冰缘地区(高山、亚极地和极地)的岩石破裂通常归因于孔隙和裂缝中的水的冻结和体积膨胀,但大部分冻胀和基岩破裂是由冰解离和冰透镜生长引起的。1990年的研究表明,冰解离比冻融能更有效造成岩石的破裂。冻胀是指当水向上进入到土壤中的冰冻温度深度时,就结冰引起土壤向上膨胀。冰的生长需要供水,由土壤中的毛细作用将水输送。由于上覆土壤的重量,限制了冰的向上生长,就在土壤内形成一个透镜状冰区域。土壤必须有足够的孔隙度让水性通过毛细管作用上升,但孔隙度又不能太高到破坏毛细管的连续性。

参考资料