屋檐下垂下来的长长的冰凌是冬日里时常见到的东西，面对这些冰凌，你是否也曾好奇：它们是怎样形成的呢？

我们不忙着回答这个问题，还是先来看一看屋檐下的冰凌的形成需要什么样的天气条件。需要天气暖和些呢，还是需要天气更寒冷些？如果气温在0℃以上，雪花融化成水后又怎么能凝结成冰凌呢？如果在极其严寒的冬日，屋内又没生火的话，屋顶上的水又从何处而来？

通过这两个问题，我们可以看出冰凌的形成条件有点儿奇怪，它的形成必须同时具备两种气温条件，一个要在零度以上，以便雪花能融化成水；另一条件呢，则在零度以下，以便水又冻成冰。

事实上冰凌的形成的确如此。受阳光的照射，倾斜的屋顶上的积雪表层温度会高于0℃，那部分雪会先融化成水，向下流到屋檐处。在屋檐处，雪水又会冻结成冰，因为那儿的温度在零度以下。（注意，我们所讲的可不是那种由于室内气温较高产生的冰凌情形）

我们可以设想这样的一幅场景：雪后初晴，久违的阳光正尽情地展露它的笑容，可天气依旧寒冷，只有零下1～2℃。雪后的大地正沐浴在暖和的阳光下。可是，地上的积雪对于斜射在它们身上的阳光似乎毫无反应，并没融化。而屋檐上的积雪就不同了，倾斜的屋顶恰好能迎合阳光，让阳光几乎垂直地照射在其面上。我们知道，太阳光线与照射平面所形成的角度越大，单位平面上所接收的热量就越大，温度的增幅也随之越大。（太阳光线对物体的晒热作用，与光线跟平面的夹角角度的正弦值成正比；情形如图6-15所示，单位面积里屋顶上的雪吸收的热量是地面上的2.5倍，因前者的夹角为60°，后者为20°，sin60°除以sin20°约等于2.5）。所以说，在相同时间下，屋顶上的积雪单位面积受太阳照射获得的热量更多。就这样，在地面上的积雪还没有反应时，屋顶上的积雪已经开始熔化了，雪水顺着瓦面流向屋檐，并从屋檐处往下滴。可是，屋檐下空气的温度只有零下1～2℃，同时，水滴在下落时也会因蒸发降温，如此一来，它就会被冻结。可是，上面的雪水会源源不断地流下来，流经被冻结的水滴时，有一部分又会被冻结，如此不断重复，从而慢慢形成一个小小的冰球。只要屋顶还有雪水流下来，只要周围的气温还在零度以下，这个冰球就会逐渐变长、变粗，形成挂在屋檐下的冰凌奇观。那些不生火的房屋的屋檐下通常会长出一根根冰凌，就是这个原因。

图6-15　在冬日的阳光下，斜屋面会比水平面热得多。图中的数字表示阳光与斜屋顶的夹角

这个道理同样可以解释那些范围巨大的自然现象。我们知道，一年四季和不同的纬度之所以有如此大的温度差别，大部分原因跟太阳光线的射角有关^[6]。地球两极和赤道到太阳的距离基本相当，虽然有极微小的差距，但相对于地球到太阳之间的距离来说可以完全忽略。但是，太阳光线与地面的夹角相差就大了，赤道带的光线几乎垂直射向地面，而两极呢倾斜得快贴着地面了，夏季与冬季相比也是如此。白天里的气温变化显著也是如此，甚至可以说，整个大自然界某些变化规律的形成，都是这个原因。

【注释】

[1]一般铁路的钢轨长度大约有8米，在0℃时，两根钢轨的间隙应该有6毫米，而要使钢轨的膨胀长度能将这6毫米的间隙填满，其温度要达到65℃才行。但在铺设电车的钢轨时，受技术限制，一般不留空隙。当然，电车的钢轨埋在地里面，没有暴露在空气里，这也使得它的温度变化不大，而且在安装时，人们已采取了防止它向一旁弯曲的方法。不过，当天气十分炎热时，电车的钢轨也会弯曲，就像图6-1所示的那样。当然铁路的钢轨有时也会受热弯曲，因为在火车在斜坡上行走时，会把枕木带动，从而挤压钢轨向前移动，使钢轨间的空隙消失，使两根相邻的钢轨紧密连在了一起。当它们受热时，就没有了膨胀间隙了，从而出现弯曲。

[2]在化学实验中，石英器皿还有一个重大的好处，就是它不易软化，要软化它，温度要高达1700℃才行。

[3]注意，因为清水在4℃时密度最大，因而用上面的方法只能将水冷却到4℃。

[4]如果某人发高烧或体温比一般人高，他做实验时，纸片当然转得更快。

[5]从理论上分析，要使冰的熔点降低1℃，其每平方厘米上承受的重量应为130千克。但需要说明的是，这里是指冰和水在相同的大气压下。但在文中所列举的事例中，冰承受了巨大的压力，而水承受的只是大气压，因而压力对冰的影响很大。

[6]注意，这里只说“大部分”而不能说“全部”。因为不同的地区的白昼时间的长短不相同，即太阳照射到地面的时间长短不同。当然，不论是太阳光线照射到地面的角度，还是时间长短，它们都源于同一天文现象，那就是地球绕太阳公转时，其地轴相对于公转轨是倾斜的。