小知识 | 自然环境中的不同结冰现象及因素

冰，是由水分子有序排列形成的结晶，水分子间靠氢键连接在一起形成非常“开阔”（低密度）的刚性结构，通常当水在低于0℃以下时就会形成冰。

自然环境中的不同结冰现象

云内结冰 In-cloud icing

由于云层中的过冷水滴而结冰，云内结冰形成冰的类型有雨冰、软冰霜、硬冰霜等。

降雨结冰 Precipitation icing

降雨结冰形成冰的类型有雨冰（冻雨或毛毛雨引起）以及湿雪。

结冰的原因如下：

1、冻雨或毛毛雨等等
2、湿雪的累积

冰霜 Rime

过冷水滴撞击到物体上快速冻结成的不透明、颗粒状的冰。冰霜较软、较轻。主要由分散的冰的颗粒构成，分为软冰霜和硬冰霜。

软冰霜 Soft rime

过冷的雾在物体垂直的表面上，尤其是物体的尖端部位和棱边上沉积的一层白色的、细密的冰霜。在物体迎风的一边，软冰霜会逆向结成很厚的一层羽毛状锥体或针尖状物，其结构类似于霜。密度在0.2g/cm³~0.6 g/cm³之间，界面结合力中等以下。

硬冰霜 Hard rime

由密集过冷的雾，主要在垂直表面上沉积的大量的不透明的颗粒状的冰霜。是一种比软冰霜更紧密和非结晶的冰霜，并逆风向呈光滑的锥形或羽毛状向外堆积。由海水的过冷浪花溅沫在船舶或海岸线的结构物上所结的冰是硬冰霜。密度在0.6g/cm³~0.9g/cm³之间，界面结合力较强。

雨冰 Glaze

过冷的水气膜在物体上冻结成的清澈、光滑、含有气阱的冰。雨冰比冰霜密度大、更硬、更透明，密度可达0.9g/cm³。雨或毛毛雨在物体上冻结成雨冰。雨冰清澈透明，密度几乎与纯冰相同，去除困难。

成冰的主要因素就是温度吗？

一百多年前，美国物理化学家吉布斯等人提出了 “经典成核理论”：认为水结冰这类相变需要经过成核过程。具体地说：过冷水（0℃以下的液态水）中可以偶然形成不同大小的纳米尺度的冰核。不过，不是所有的冰核都能变成宏观的冰晶，仅仅当形成的冰核大小超过临界尺寸时，即形成临界冰核时，水才会开始结冰。

所以，冰的形成可以分为形成冰核及生长两个过程。其中，生成冰核不但是冰形成的起始，还决定着结冰的速度。

也就是冰核的不同成冰活性，活性较高的冰核在不太低的温度条件下就可形成冰晶，活性较低的冰核只在较低的温度条件下才能起到冰核作用。