Een merkwaardige ijsnaald

De weersomstandigheden zijn momenteel ideaal om opstaande ijspegels te vormen, een uiterst zeldzaam natuurfenomeen.

Herbert Dorsey uit Glouchester, Massasuchetts beschreef de opstaande ijspegels voor het eerst in 1921. In een pan met water op zijn terras groeide een schuine ijspegel van 11,5 cm hoog en bovenaan 1 cm dik. Binnenin waren enkele gasbellen te zien.

Vruchteloos zette Dorsey de volgende winters zijn pan buiten, slecht één keer wou er een bobbeltje groeien in een schotel, en die was dan nog gebroken ook. Hoe kan zo’n opstaande ijspegel ontstaan?

Water heeft de unieke eigenschap dat de dichtheid het grootst is bij ongeveer 4ºC. Warmer water zet dus uit en ook ijs heeft een veel groter volume dan dezelfde hoeveelheid water bij 4ºC. Door deze eigenschap zal ijs drijven op water en vriest een plas dicht van boven naar onder, of als de koude van alle kanten wordt aangevoerd zoals in een buitenstaande fles, van buiten naar binnen.

Meer hebben we niet nodig om te begrijpen wat er in het waterplasje van Herbert Dorsey gebeurde. Het water vriest bovenaan langzaam dicht. Dit zal aan de buitenkant tegen de koude rotsen sneller gebeuren dan in het midden en het ijs groeit dan verder naar het centrum (fig. b). Veronderstel even dat er nog net een klein gaatje ijsvrij blijft. Ondertussen groeit het ijs ook naar beneden en mogelijk ook bovenaan tegen de zijwanden van de rotskom. Het uitzettende ijs perst het water eronder door het gaatje naar buiten (fig. c). De opgestuwde waterdruppel zal aan de buitenrand bevriezen en een richeltje vormen rond het gaatje.

Door de aanvoer van vers “warm” water, bevriest het centrum echter niet. Zo ontstaat er een hol ijspijpje dat bovenaan steeds verder aangroeit. Eens de wateraanvoer afneemt zal de druppel een kleinere diameter aannemen en de diameter van de ijsnaald afnemen. Uiteindelijk vriest het kanaaltje toch wel ergens dicht en stopt de groei van de ijsnaald. De lucht die in het water aanwezig is en niet meer kan ontsnappen, vormt dan de gasbellen.

Om ijsnaalden te kunnen vormen is zeer zuiver water vereist. Ook is het evenwicht tussen de stroming van het water door het pijpje en de snelheid van bevriezen is kritisch. Geen wonder dat het een zeldzaam fenomeen is in de natuur. U kunt dezer dagen de natuur wel een handje helpen om een opstaande ijspegel te maken. Alles wat u nodig heeft, is een ondiepe schotel en gedemineraliseerd water.