书城科普读物走进科学丛书:无奇不有的世界
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第44章 夏冰怪洞

随着三峡工程的启动,三峡成了旅游热点地区。为了进一步开发该地区的旅游资源,四川旅游局三峡规划组的专家们在1993年对该地区进行了考察,结果出乎意料地发现了一个奇异的“夏冰洞”。

这个怪洞坐落在万县市巫溪红池坝草场东面的一个大山口处。洞进口处是一个宽敞的“大厅”,高约10米,宽约60米。“大厅”深处呈斜坡状,越往下越深,洞底与洞顶间距约15米,奇异就在洞底这一段。

洞底遍布灰黑色的岩石,冰凌镶嵌其间,洞壁或为冰瀑布覆盖,或有冰柱倚立于前。洞的尽头,有一柱直径约1米、长约5米的巨大冰凌。洞中有此巨冰已属罕见,更令人诧异的是此冰夏生冬消。据当地人介绍,只要红池坝气温在15℃以下,则无论冬夏,洞内均不结冰;但若坝上气温超过15℃,则气温越高结冰越多,因此被人称为“夏冰洞”。

怪洞的发现使旅游专家欣喜若狂,却使地质学家陷入迷惘之中。类似的夏冰洞,以前曾在我国发现过,地质学家曾为此怪异现象绞尽脑汁而不得其解。

湖北宜昌市五峰县白溢寨主峰北侧,有一个类似的奇洞,每当三伏天,此洞的石隙中便自然凝出大型冰块。每逢酷暑难耐时,当地居民便纷纷到洞里取冰以供避暑、制冷饮用。冰取后能重生,总不见少,是个不用能源的天然制冰厂。因这里的冰也只有夏季才有,因此也被称为“夏冰洞”。

这些地方为什么会冷热颠倒呢?一些学者大胆发表了自己的意见。有人认为,这类岩洞的地下很可能有着庞大的储气结构和特殊的地温层;有人认为,这是因为洞里有着强大的空气对流及气体磁场;

还有的学者认为,这种岩洞的地下很有可能存在着寒热两条储气带,两者同时向外释放气流,由于冷热空气的轻重不同,所以在炎炎盛夏,重的冷气会积聚在地表,而在隆冬季节,轻的热气会上升冒出地面。有人对此理论作了补充,认为在地下储气带上可能有着类似阀门一样的结构,在冬夏能自动开闭,冬天热气冒,夏季冷气显。

1995年的夏季,一些学者对几处著名的夏冰洞进行了专题考察。他们研究了夏冰洞周围的地质地貌,研究了岩洞的结构,测得了一些重要数据,然后提出了夏冰洞成因的新的假说,颇有说服力。

这些学者发现,夏冰洞往往存在于岩洞较多的地区,邻近有比较“发育”的水平、垂直节理裂隙与众多的岩洞相通;这些洞的分布区还都具有一定的相对切割深度,因此空气对流明显,有比较强盛的山谷风;另外,最主要的是这些洞的结构都比较特殊,能够起到相当于“换能器”的作用。

那么,夏冰洞究竟是怎样制冷的呢?学者们也作了具体的分析。

这些岩洞由于节理裂隙发育、地下溶洞在主次洞穴间相互连通,常年充满了冷而重的空气,使地温经常保持在摄氏几度的低水平上。在炎热的夏季,地表空气受热上升,对流作用明显,洞穴中的空气也受影响而产生明显的流动。然而,由于流通空间的限制,洞穴中各处的空气密度和流速是不一致的。与大型岩洞相连通的小型岩洞或缝隙中的空气承受压力较大,流速较快,空气密度也较大。这样密度大、流速快的气体在通过狭小的通道后即会迅速扩容减速。在扩容过程中会吸收附近的热能,而使周围温度降低,完成热交换过程。这就是物理学上所说的“压缩制冷效应”。

这种效应实际上我们并不陌生,冰箱就是利用这个效应制冷的:压缩机将氟利昂气体压缩成液态,再让液态氟利昂迅速减压挥发成气体,在这过程中吸收热量而造成低温,然后压缩机再将气态氟利昂压缩……如此循环反复,便能使冰箱内一直维持着低温。

可以简单地说,夏冰洞其实就是一只“大冰箱”。这些洞内往往有着好多类似冰箱内压缩制冷机构的小洞,当这些洞一个个互相串通连接起来时,就有可能产生连续的压缩制冷变化,从而将空气温度降到冰点附近。当洞外气温越高时,与洞内空气交换时产生的水蒸气量也就越充足,这就是夏冰洞在夏季气温越高时结的冰层越厚的原因。

夏冰洞一般洞顶岩层较厚,周围有比较茂密的森林覆盖,因此保温效果极好,这也是洞内结成的冰不易融化的一个外部因素。

最后,这些学者在赞叹大自然出神入化安排的同时,还告诫人们:夏冰洞是一种集地质、物理与气候为一体的奇特环境中出现的物理现象,是大自然赐予人类的宝贵旅游资源。但人们在利用这种资源时,千万注意不要破坏岩洞内部结构,也不要破坏外部地理环境,这些都可能造成夏日结冰奇观的消失。而这种奇观一旦消失后,几乎是不可能重现的!