为什么说冬天的桥很可怕？

本文转载自公众号“把科学带回家”（ID：steamforkids），撰文 | 七君

最近这段时间，通行和出游正逐渐恢复。许多人想在寒假出去浪一浪。今天我们要告诉大家一个超冷知识：冬天出行时最可怕的路段。

这种路段每个人都曾路过，它就是桥。

为什么说冬天的桥很可怕呢？

大家看这个动图就知道了——

这是2019年11月15日早晨发生在韩国京畿道杨平郡的光州-原州高速公路东阳坪立交桥上的严重交通事故，事故中20辆车连环相撞，其中一位司机（动图中的黑衣人）从车里逃到了路面上，差亿点点也因为脚滑而出事，真的是命太大。

而这场事故，以及类似的无数场事故都是因为桥容易长出一种特殊的物质——黑冰。

路面的黑冰（图片来源：wikimedia）

黑冰（black ice）也叫暗冰。美国国家气象局（NWS）对黑冰的定义是“道路或交通系统表面难以觉察的块状冰，它通常是透明的，透射出下面黑色的路面。”也就是说，黑冰的“黑”其实指的是它下面路面的颜色。

美国气象学会（AMS）进一步介绍，黑冰的透明度来自于它的柱状晶粒结构结构。

显然，黑冰会降低车子和路面的摩擦力，容易造成事故。

在过去的5年里，在韩国黑冰引发的交通事故数量是雪的4倍。而美国每年都有15万起路面冰冻引起的交通事故，每年超过550人因此失去了生命。

（图片来源：见水印）

2021年2月11日，德州的达拉斯市和沃斯堡市就发生了黑冰引发的严重交通事故。美国当局称这次事故造成了“巨大伤亡”，因为超过100辆汽车连环相撞。今年12月28日发生在河南郑新黄河大桥上发生的200辆车连环追尾事件中，黑冰也被认为是罪魁祸首之一。

（图片来源：央视网）

那么，怎么预判什么样的天气和路面条件容易出现黑冰呢？

美国国家气象局（NWS）给出了黑冰形成的几个常见因素：黑冰一般在小雨过后、气温低于0摄氏度时、积水的路面经历急冻后，或者过冷（低于冰点还没有冰冻的液体）雾气在被建筑物或植被挡住后形成。

（图片来源：见水印）

美国农业部进一步解释道，这里的水可能来自降雨，也有可能是货车刹车片降温时的洒水，或者是轮胎和路面摩擦生热而融化的冰。

符合这种条件的路段主要是太阳照不到和比较潮湿的地方，比如隧道里，或者河边的马路。

不过大家可能不知道，最容易长出黑冰的就是桥。

如果不信，大家可以看下下面在美国实地拍摄的视频和照片。

美国博主拍摄到的桥面结冰而路面没有结冰的情况，现场恰好发生了一起事故。（图片来源：见水印）

大家可以清楚地看到，虽然桥和路紧密相连，但是桥面已经结冰，而路还是好好的，桥和路之间形成了清晰的分界线。

2019年11月7日美国密歇根州的立交桥结冰，而旁边的道路没事。（图片来源：Isaac Scharrer）

可是，这是为什么呢？

威斯康星大学麦迪逊分校介绍，首先，由于桥梁是架空的，上下流动的空气容易带走热量，导致桥面更容易失温。

桥面比路面更容易降温（图片来源：见水印）

第二个重要原因是，桥的主体材料是钢铁，而路面材料通常是沥青，钢铁的比热容（吸热和散热能力）比沥青小很多，因此非常容易散热降温。

第三个原因则是路面下方大地的隔离和保温作用。缺失提供保温作用的大地也是桥面容易结冰的关键因素。

这就是为什么在世界上的大多数地方，当我们在经过桥梁时会看到“路面有冰”的警示牌。

美国的桥梁边上经常树立着“路面有冰”（Bridge May Be Icy）的警示牌。（图片来源：wikimedia）

美国就有一座著名的黑冰桥。

这座桥位于美国明尼苏达州的明尼阿波利斯市，它叫做I-35W密西西比河大桥（I-35W Mississippi River bridge）。在它的40余年服役期间，许多人因为桥上的黑冰而死。

I-35W密西西比河大桥（图片来源：wikipedia）

因此，这座桥被当地人视为最危险的道路。1996年，明尼苏达州最大报纸之一的《明星论坛报》（Star Tribune）称，当地双子城高速系统中最危险的道路就是密西西比河东段的这座桥。

这座桥这么容易出现黑冰，除了桥梁本身容易生冰以外，另一个因素就是附近的圣安东尼瀑布（Saint Anthony Falls）带来了大量湿气，为桥面补充了水分。2007年，这座邪门的大桥轰然倒塌，在结束了它离奇而罪恶的桥生时还不忘给人类添堵。

2007年I-35W密西西比河大桥倒塌时桥上还有通行的汽车（图片来源：wikipedia）

这座桥作妖了这么多年，然而美国人除了传统的撒盐技术以外也没有什么办法。实际上目前还没有检测路面黑冰的有效技术，因为黑冰通常薄而小，不仅肉眼难以察觉，一般仪器也很难直接测量。

看到这里你可能想说，冬天我不过桥，我走水路总可以了吧？

实际上，水上也会出现黑冰，而这种黑冰就更加邪门了。

美国气象学会（AMS）介绍，在航海界也存在令人畏惧的黑冰。

水手在除船上黑霜（图片来源：wikimedia）

这是因为在低温下，湿气和轮船的水上结构接触，船体就会骤然产生黑冰。而这种黑冰也有一个特殊的名字：“黑霜”（black frost）。

黑霜除了干扰轮船的雷达等导航设备以外，还会使船体变重，导致轮船侧翻。而黑霜更可怕的一点在于它的形成速度令人措手不及。

1956年5月16日，英国国会议员 Lance Mallalieu 就向国会与会人员报告了英国的两艘拖网渔船 Lorella 号和 Roderigo 号遭遇的致命黑霜事件。

1955年，在北极作业的这两艘渔船突然遇到了一阵湿漉漉的大风。在几分钟之内，这两艘船就因为长出了巨量的黑霜而侧翻沉入海底。

这两艘渔船配备了当时最先进的电子设备，水手们也都经验丰富，可是谁也没有见过大风还能让轮船瞬间结冰的景象。Mallalieu 说这是英国经历的最严重的黑霜。

OCEAN REIGN 号渔船上的黑霜（图片来源：wikimedia）

后来，英国造船业研究协会（British Shipbuilding Research Association）和这两艘渔船的造船厂做了许多实验来研究是否能避免黑霜引发的侧翻。根据实验结果他们推算出当时船上可能长出了60吨的黑霜，而在这种情况下水手完全来不及除霜，侧翻几乎无法避免。

这为“水能载舟，亦能覆舟”带来了全新的注解：翻船的水不一定来自船下面，也可能来自船上面啊。