[地理]姆佩巴效应

自然现象

姆佩巴效应

人们通常都会认为，一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时，冷水结冰快。事实并非如此。1963年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊苏格兰罗蒙湖形成一个相对隔离的生态系统奇的是，自己的那杯冰淇淋已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意，相反成为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇，他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为"姆佩巴效应"(MpembaEffect)。

姆佩巴效应的历史

热水比冷水更快结冰的事实已被知道了很多个世纪。最早提到并记载此一现象的数据，可追溯到公元前300年的亚里斯多德，他写道:

"先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。因此当人们想去冷却\水，他们会先放它在太阳下..."

在20世纪前，此现象只被视为民间传说。直到1969年，才由Mpemba再次在科学界提出。自此之后，很多实验证实了Mpemba效应的存在，没有一个唯一的解释。

大约在1461年，物理学家GiovanniMarliani在一个关于物体怎样冷却的辩论上，说他已经证实了热水比冷水更快结冰。他说他用了四盎司沸水，和四盎司未加热过的水，分别放在两个小容器内，置于一个寒冷冬天的屋外，发现沸水首先结冰，可其没能力解释此一现象。

到了十七世纪初，此现象似乎成为一种常识。1620年培根写道"水轻微加热后，比冷水更容易结冰。"不久之后，笛卡儿说"经验显示，放在火上一段时间的水，比其它水更快地结冰。"

直至1969年，那已是Marliani实验500年之后，坦桑尼亚中学的一个命叫Mpemba的中学生再发现此现象的故事，被刊登在《新科家》(NewScientist)杂志。这个故事告诉科学家和老师们，不要忽视非科学家的观察，和不要过早下判断。

1963年，Mpemba正在学校造雪糕，他混合沸腾的牛奶和糖。本来，他应该先等牛奶冷却，之后再放入冰箱。由于冰箱空间不足，他不等牛奶冷却，就直接放入去。结果令他很惊讶，他发现他的热牛奶竟然比其同学的更早凝固成冰。他问他的物理老师为什么，老师说，他一定是和其它同学的雪糕混淆了，他的观察是不可能的。

当时Mpemba相信他老师的说法。那一年后期，他遇见他的一个朋友，他那朋友在Tanga镇制造和售卖雪糕。他告诉Mpemba，当他制造雪糕时，他会放那些热液体入冰箱，令他们更快结冰。Mpemba发觉，在Tanga镇的其它雪糕销售者也有相同的实践经验。

后来，Mpemba学到牛顿冷却定律，它描述热的物体怎样变冷(在某些简化了的假设下)。Mpemba问他的老师为什么热牛奶比冷牛奶先结冰。这位老师同样回答是一定Mpemba混淆了。当Mpemba继续争辩时，这位老师说:"所有我能够说的是，这是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。"从那以后，这位老师和其它同学就用"那是Mpemba的数学"或"那是Mpemba的物理"来批评他的错误。但后来，当Mpemba在学校的生物实验室，尝试用热水和冷水做实验时，他再一次发现:热水首先结冰。

更早时，有一位物理教授Osborne博士访问Mpemba的那间中学。Mpemba问他这个问题。Osborne博士说他想不到任何解释，但他迟些会尝试做这个实验。当他回到他的实验室，便叫一个年轻的技术员去测试Mpemba的实验。这位技术员之后报告说，是热水首先结冰，又说:"人类自然生态体系鸟瞰图。图中为芝加哥我们将会继续重复这个实验，直至得出正确的结果。"然而，实验报告给出同样的结果。在1969年，Mpemba和Osborne报导他们的结果。

同一年，科学上很常见的巧合之一，Kell博士独立地写了一篇文章，是关于热水比冷水先结冰的。Kell显示，如果假设了水最初是透过蒸发冷却，和维持均匀的温度，这样，热水就会失去足的质量而首先结冰。Kell因此表明这种现象是真的(当时，这现象在加拿大城市是一个传闻。)，而且能够用蒸发来解释。然而，他不知道Osborne的实验。Osborne测量那失去的质量，发现蒸发不足以解释此现象。后来的实验采用密封的容器，排除了蒸发的影响，仍然发现热水首先结冰。

对姆佩巴效应的各种解释

什么是Mpemba效应?有两个形状一样的杯，装着相同体积的水，唯一的分别是水的温度。将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下，初温较高的水会先结冰，并不是在任何情况下，都会这样。例如，99.9℃的热水和0.01℃的冷水，这样，冷水会先结冰。Mpemba效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下，都可看到。

一般人会认为这似乎是不可能的，还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的:30℃的水降温至结冰要花10分钟，70℃的水必须先花一段时间，降至30℃，然后再花10分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事，热水也必须做，所以热水结冰慢。这种证明有错吗?

这种证明错在，它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上，除了平均温度，其它因素也很重要。一杯初始温度均匀，70℃的水，冷却到平均温度为30℃的水，水已发生了改变，不同于那杯初始温度均匀，30℃的水。前者有较少质量，溶解气体和对流，造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内，容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。

1.蒸发--在热水冷却到冷水的初温的过程中，热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少，令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰，但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热，理论计算能显示蒸发能解释Mpemba效应。这个解释是可信的和很直觉的，蒸发的确是很重要一个在雷暴形成过程当中的云层的一个因素。然而，这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验，在封闭的容器，没有水蒸气能离开。很多科学家声称，单是蒸发，不足以解释他们所做的实验。

2.溶解气体--热水比冷水能够留住较少溶解气体，随着沸腾，大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流(因而较易冷却)，或减少单位质量的水结冰所需的热量，或者改变沸点。有一些实验支持这种解释，但没有理论计算的支持。

3.对流--由于冷却，水会形成对流，和不均匀的温度分布。温度上升，水的密度就会下降，所以水的表面比水底部热-叫"热顶"。如果水主要透过表面失热，那么，"热顶"的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时，它会有一热顶，因此与平均温度相同，但温度均匀的水相比，它的冷却速率会较快。虽然在实验中，能看到热顶和相关的对流，但对流能否解释Mpemba效应，仍是未知。

4.周围的事物--两杯水的最后的一个分别，与它们自己无关，而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式，改变它周围的环境，从而影响到冷却过程。例如，如果这杯水是放在一层霜上面，霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜，从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地，这样的解释不够一般性，很多实验都不会将容器放在霜层上。

最后，过冷在此效应上，可能是重要的。过冷现象是水在低于0℃时才结冰的现象。有一个实验发现，热水比冷水较少会过冷。这意味着热水会先结冰，因为它在较高的温度下结冰。但这也不能完成解释Mpemba效应，因为我们仍需解释为什么热水较少会过冷。

在很多情况下，热水较冷水先结冰，但并不是在所有实验中都能观察到这种现象。而且，尽管有很多解释，仍没有一种完美的解释。姆佩巴效应已经证明，这是个错误的结论。

自然灾害
折叠北美黑风暴
1934年5月11日凌晨，美国西部草原地区发生了一场人类历史上空前未有的黑色风暴。风暴整整刮了3天3夜，形成一个东西长2400公里，南北宽1440公里，高3400米的迅速移动的巨大黑色
夏威夷纳帕利海岸沿岸的自然美景
夏威夷纳帕利海岸沿岸的自然美景
风暴带。风暴所经之处，溪水断流，水井干涸，田地龟裂，庄稼枯萎，牲畜渴死，千万人流离失所。

这是大自然对人类文明的一次历史性惩罚。由于开发者对土地资源的不断开垦，森林的不断砍伐，致使土壤风蚀严重，连续不断的干旱，更加大了土地沙化现象。在高空气流的作用下，尘粒沙土被卷起，股股尘埃升入高空，形成了巨大的灰黑色风暴带。《纽约时报》在当天头版头条位置刊登了专题报道。

黑风暴的袭击给美国的农牧业生产带来了严重的影响，使原已遭受旱灾的小麦大片枯萎而死，以致引起当时美国谷物市场的波动，冲击经济的发展。同时，黑色风暴一路洗劫，将肥沃的土壤表层刮走，露出贫瘠的沙质土层，使受害之地的土壤结构发生变化，严重制约灾区日后农业生产的发展。

人继北美黑风暴之后，前苏联未能吸取美国的教训，历史两次重演，1960年3月和4月，前苏联新开垦地区先后再次遭到黑风暴的侵蚀，经营多年的农庄几天之间全部被毁，颗粒无收。大自然对人类的报复是无情的。3年之后，在这些新开垦地区又一次发生了风暴，这次风暴的影响范围更为广泛。哈萨克新开垦地区受灾面积达2千万公顷。

折叠秘鲁大雪崩
秘鲁位于南美洲西部，拥有一望无垠的海岸线，长达3000多公里。它又是一个多山的国家，山地面积占全国总面积的一半，著名的安第斯山脉的瓦斯卡兰山峰，山体坡度较大，峭壁陡峻。山上长年积雪，"白色死神"常常降临于此。1970年5月31日，这里发生了一场大雪崩，将瓦斯卡兰山峰下的容加依城全部摧毁，造成两万居民的死亡，受灾面积达23平方公里。

1970年5月31日20时30分。秘鲁安第斯山脉的瓦斯卡兰山。

突然，远处传来了雷
自然风景
自然风景
鸣般的响声。随即大地像波涛中的航船，顿时失控，在疯狂、猛烈地颤抖着。紧接着，又从远处传来了天崩地裂般的响声。震耳欲聋，把人们从酣梦中惊醒。那些正在夜读、娱乐和工作着的人们，被这突如其来的响声惊呆了。人们不知发生了什么事，房屋便东倒西歪、吱吱作响地坍塌下来。

那些还未及逃离屋子的人们，都被压在倒塌下来的乱砖碎石之中。外面，寒风凛冽，漆黑一片，谁也看不到谁，只听到隆隆的崩塌声。忽然，又一阵惊雷似的响声由远至近，从瓦斯卡兰山峰方向传来。一会儿，山崩地裂，雪花飞扬，狂风扑面而来。

原来，由地震诱发的一次大规模的巨大雪崩爆发了。

地震把山峰上的岩石震裂、震松、震碎，地震波又将山上的冰雪击得粉碎。瞬时，冰雪和碎石犹如巨大的瀑布，紧贴着悬崖峭壁倾泻而下，几乎以自由落体的速度塌落了九百米之多。

刚遭受地震袭击的容加依城，人们惊魂未定，又被随之而到的冰雪巨龙席卷，大多数人被压死在冰雪之下，快速行进中的冰雪巨龙，又使许多人窒息而死。

这是迄今为止，世界上最大最悲惨的雪崩灾祸。

我还以为是法国的足星
姆巴佩呢

Wenmingren：我还以为是法国的足星
姆巴佩呢回到原帖

看来姆巴佩在黑人中是一个很常见的名字

ZackGhost：看来姆巴佩在黑人中是一个很常见的名字回到原帖

姆巴佩，格里兹曼，都是姓氏

lefanjiayou：姆巴佩，格里兹曼，都是姓氏回到原帖

哇哦。。球星啊。。姆巴佩就是跑的快而已。我喜欢C罗

yangjunsheng300：哇哦。。球星啊。。姆巴佩就是跑的快而已。我喜欢C罗回到原帖

阿根廷球迷太不稀罕他