如果冷水会下沉，为什么 Rice Lake 不是从湖底往上冻？
它差一点就会这样。美国地质调查局（USGS）是这样说的：如果水在冰点时密度最大，“湖面上那些极冷的水就会下沉”，一个湖就可能从下往上冻结。（USGS Water Science School）
水不是这样运作的，原因是它有一个古怪的习性。淡水在约 4°C（39°F）时密度最大，而不是在 0°C（32°F）。冷却到 4°C 以下，它又会变轻。结成冰，它就更轻了，这就是冰最后浮在上面，而鱼整个冬天头上都有一层“屋顶”的原因。（University of Wisconsin Sea Grant，第 6 至 7 页）
4°C 的怪癖
密度，就是一定空间里能装下多少质量。把两个一模一样的水壶，装上不同温度的水，密度较大的那个会稍微重一点。
USGS 的密度表在 4°C（39.2°F）达到峰值。这个温度的水，比 0°C 的水密度更大，所以秋天湖水变冷时，4°C 的水沉到湖底，更冷、更轻的水留在上面。上面这一层才是冷到足以结冰的部分，而下面的水仍然是液态。（USGS）
老话“冷水会下沉”漏掉的就是这一块。它一直说得对，直到水接近冰点，然后就反过来了。
为什么冰会浮
结冰让这个反转更大了。USGS 解释说，水变成冰时，分子会排列成规则的晶格，而不是像液态时那样松散地翻滚。晶格让它们彼此隔得更远，所以同样质量的冰要占更多空间，密度下降约 9%。（USGS）
这也是为什么一块冰块，或者一座冰山，约有 10% 露在水面之上。你杯子里的冰块，和我们码头外面的冰盖，在做同一件事。湖只是在上面多加了深度、风、雪和几个月的天气。
冰究竟是怎样形成的
密度决定冰在哪里。失去热量，才让它出现。
Minnesota 自然资源部（Department of Natural Resources，DNR）有一段通俗易懂的描述。晚秋时，湖把热量释放给空气，然后在一个没有风的白天或夜晚，冰就形成了。只要湖继续失去热量，冰就继续变厚。（湖冰是怎样融化的，Minnesota DNR）
雪改变了局面。DNR 说，一月和二月的大部分时间里，冰上的雪既反射阳光，又给湖保温，雪层厚的时候，湖既不怎么得热，也不怎么失热。与此同时，湖底的淤泥因为储存了夏天的热量，实际上还在轻微地加热湖水。（Minnesota DNR）
所以，一个寒夜并不等于封冻。如果你想跟踪一个湖的结冰过程，要观察好几个星期，而不是在别墅里看一次温度计。
然后，它从底下开始融化
大多数人从没听说过这一点。大约在三月，随着气温回升、阳光变强，冰上的雪融化，光线开始透过冰层。DNR 形容，冰就像温室的玻璃那样起作用：下面的水变暖，冰就从底部开始融化。（Minnesota DNR）
当冰层薄到大约 10 到 30 厘米（4 到 12 英寸）时，冰会变成一根根竖直的长晶体，叫作“蜡烛冰”（candles）。蜡烛冰能让光直接穿过，所以看上去是暗的。融水填满晶体之间的空隙，晶体开始散开，然后一阵风吹来，把整片冰盖吹碎。DNR 说，这些“蜡烛”常被风吹到湖的一侧，在岸边堆起来，互相碰撞，叮当作响。（Minnesota DNR）
如果你在开湖（ice-out）时听过那种声音，现在你知道它是什么了。
我们在 HBW 看到的情况
在 Gores Landing 的岸边，你每年冬天看到的是这个故事的表面：湖面结了薄冰，冰变厚，下了雪，到春天又全部散去。你看不到的，是这些冰能推得多用力。
Rice Lake 的冰有它的历史。19 世纪 50 年代，一座铁路桥从 Harwood 经过 Tic Island 横跨这片湖，1855 年 1 月 1 日，也就是通车才几天之后，冰把桥的跨段推得那么用力，使其中一跨滑上路堤四英尺，还把铁轨弯成了两折。冰使这座桥变得不安全，并在 1860 至 1861 年间将它彻底毁掉。（Cobourg and District Historical Society；Ontario Heritage Trust）完整的故事，在横穿 Rice Lake 的那列火车里。
桥已经不在了，但 Tic Island 附近老铁路路基和栈桥的残余，仍然在水下，开湖之后，有些地方离水面只有几英寸。没有可以指望的固定深度。所以，等到开湖、船又下水的时候，这就是我们告诉大家要减速、盯着测深仪的那一段。我们的 Rice Lake 划船指南 有更多关于如何安全地在湖上航行的内容。
结了冰，不等于绿灯
知道冰是怎么形成的，并不能告诉你某一块冰撑不撑得住你。Minnesota DNR 对“冰什么时候安全？”的回答是：“真的没有确切的答案。”（冰面安全，Minnesota DNR）
那一页里有几点，每一位去 Rice Lake 冰面的人都应该知道：
- 你不能凭冰的外观、年龄、厚度、气温，或冰上有没有雪，来判断冰的强度。
- 冰很少均匀结冻。它在一处可能有 30 厘米（一英尺）厚，几英尺之外却可能只有 2 到 5 厘米（一两英寸）。
- 流动水面上的冰往往很危险。想一想 Otonabee 河是从哪里流进湖里的。
- 靠近岸边的冰，可能比离岸更远的冰更弱。
- 新冰通常比旧冰更结实。大约 10 厘米（4 英寸）的清澈新冰，也许能承受一个人步行，而 30 厘米（一英尺）或更厚的旧的、部分融化的冰，却未必能。
（Minnesota DNR）
DNR 还说，不存在 100% 安全的冰。欣赏这堂科学课，最好的地点是在岸上。
资料来源
电话： 905-342-2153
地址： 5369 Harris Boat Works Rd, Gores Landing, ON
网站： harrisboatworks.ca | mercuryrepower.ca
