隨著三峽工程的啟動,三峽成了旅遊熱點地區。為了進一步開發該地區的旅遊資源,四川旅遊局三峽規劃組的專家們在1993年對該地區進行了考察,結果出乎意料地發現了一個奇異的“夏冰洞”。
這個怪洞坐落在萬縣市巫溪紅池壩草場東麵的一個大山口處。洞進口處是一個寬敞的“大廳”,高約10米,寬約60米。“大廳”深處呈斜坡狀,越往下越深,洞底與洞頂間距約15米,奇異就在洞底這一段。
洞底遍布灰黑色的岩石,冰淩鑲嵌其間,洞壁或為冰瀑布覆蓋,或有冰柱倚立於前。洞的盡頭,有一柱直徑約1米、長約5米的巨大冰淩。洞中有此巨冰已屬罕見,更令人詫異的是此冰夏生冬消。據當地人介紹,隻要紅池壩氣溫在15℃以下,則無論冬夏,洞內均不結冰;但若壩上氣溫超過15℃,則氣溫越高結冰越多,因此被人稱為“夏冰洞”。
怪洞的發現使旅遊專家欣喜若狂,卻使地質學家陷入迷惘之中。類似的夏冰洞,以前曾在我國發現過,地質學家曾為此怪異現象絞盡腦汁而不得其解。
湖北宜昌市五峰縣白溢寨主峰北側,有一個類似的奇洞,每當三伏天,此洞的石隙中便自然凝出大型冰塊。每逢酷暑難耐時,當地居民便紛紛到洞裏取冰以供避暑、製冷飲用。冰取後能重生,總不見少,是個不用能源的天然製冰廠。因這裏的冰也隻有夏季才有,因此也被稱為“夏冰洞”。
這些地方為什麼會冷熱顛倒呢?一些學者大膽發表了自己的意見。有人認為,這類岩洞的地下很可能有著龐大的儲氣結構和特殊的地溫層;有人認為,這是因為洞裏有著強大的空氣對流及氣體磁場;
還有的學者認為,這種岩洞的地下很有可能存在著寒熱兩條儲氣帶,兩者同時向外釋放氣流,由於冷熱空氣的輕重不同,所以在炎炎盛夏,重的冷氣會積聚在地表,而在隆冬季節,輕的熱氣會上升冒出地麵。有人對此理論作了補充,認為在地下儲氣帶上可能有著類似閥門一樣的結構,在冬夏能自動開閉,冬天熱氣冒,夏季冷氣顯。
1995年的夏季,一些學者對幾處著名的夏冰洞進行了專題考察。他們研究了夏冰洞周圍的地質地貌,研究了岩洞的結構,測得了一些重要數據,然後提出了夏冰洞成因的新的假說,頗有說服力。
這些學者發現,夏冰洞往往存在於岩洞較多的地區,鄰近有比較“發育”的水平、垂直節理裂隙與眾多的岩洞相通;這些洞的分布區還都具有一定的相對切割深度,因此空氣對流明顯,有比較強盛的山穀風;另外,最主要的是這些洞的結構都比較特殊,能夠起到相當於“換能器”的作用。
那麼,夏冰洞究竟是怎樣製冷的呢?學者們也作了具體的分析。
這些岩洞由於節理裂隙發育、地下溶洞在主次洞穴間相互連通,常年充滿了冷而重的空氣,使地溫經常保持在攝氏幾度的低水平上。在炎熱的夏季,地表空氣受熱上升,對流作用明顯,洞穴中的空氣也受影響而產生明顯的流動。然而,由於流通空間的限製,洞穴中各處的空氣密度和流速是不一致的。與大型岩洞相連通的小型岩洞或縫隙中的空氣承受壓力較大,流速較快,空氣密度也較大。這樣密度大、流速快的氣體在通過狹小的通道後即會迅速擴容減速。在擴容過程中會吸收附近的熱能,而使周圍溫度降低,完成熱交換過程。這就是物理學上所說的“壓縮製冷效應”。
這種效應實際上我們並不陌生,冰箱就是利用這個效應製冷的:壓縮機將氟利昂氣體壓縮成液態,再讓液態氟利昂迅速減壓揮發成氣體,在這過程中吸收熱量而造成低溫,然後壓縮機再將氣態氟利昂壓縮……如此循環反複,便能使冰箱內一直維持著低溫。
可以簡單地說,夏冰洞其實就是一隻“大冰箱”。這些洞內往往有著好多類似冰箱內壓縮製冷機構的小洞,當這些洞一個個互相串通連接起來時,就有可能產生連續的壓縮製冷變化,從而將空氣溫度降到冰點附近。當洞外氣溫越高時,與洞內空氣交換時產生的水蒸氣量也就越充足,這就是夏冰洞在夏季氣溫越高時結的冰層越厚的原因。
夏冰洞一般洞頂岩層較厚,周圍有比較茂密的森林覆蓋,因此保溫效果極好,這也是洞內結成的冰不易融化的一個外部因素。
最後,這些學者在讚歎大自然出神入化安排的同時,還告誡人們:夏冰洞是一種集地質、物理與氣候為一體的奇特環境中出現的物理現象,是大自然賜予人類的寶貴旅遊資源。但人們在利用這種資源時,千萬注意不要破壞岩洞內部結構,也不要破壞外部地理環境,這些都可能造成夏日結冰奇觀的消失。而這種奇觀一旦消失後,幾乎是不可能重現的!