这是属于冬日的魔法：在足够寒冷而又无风的户外吹上一个泡泡，可以欣赏到非常美丽的一幕。在肥皂泡的表面，有许多小小的冰晶形成并在液膜上分散开，仿佛就像是有人摇动了雪花球，这些小冰晶逐渐凝结生长，直到整个泡泡都被冻结。
类似现象大家可能之前也看过，不过这次还是要再发一下，因为最近我又发现了一个拍摄效果非常漂亮的版本！无论是小冰晶在液膜上的运动，还是分支状冰晶的形成，各种细节都拍摄得非常清晰。
上面的几个动图都是来源于Don Komarechka拍摄的视频短片 “Winter’s Magic”，非常推荐看一下原视频。作者也在视频介绍中讲解了这些晶莹剔透的结晶泡泡是如何拍摄的，不过拍这个也相当不容易……
下面是此前研究者对这一过程给出的科学解释：
在美国物理学会第70届流体动力学年会上，来自弗吉尼亚理工的研究者们给出了他们的解释。他们在-20℃的冷冻室中拍摄并观察了附着在固体表面的肥皂泡如何冻结。结果就像很多网络热门视频那样，他们也观察到了宛如雪花球的结冰现象。
根据视频记录，研究者阐释了这种现象具体的发生过程：
①首先，在靠近固体表面的泡泡底部产生了小冰晶；
②凝固是会放热的，同时无论薄薄的肥皂泡膜还是周围的空气都不会很快导走热量，于是生产小冰晶的局部液膜温度变得比其他地方高了一点；
③现在，肥皂泡膜的不同部位温度出现差异了，而这也会带来表面张力的差异。于是，Marangoni效应出现了（对，又是它）。结果是，随着液膜上形成的对流，底部的小冰晶开始向上移动；
④随着移动，小冰晶充满了泡泡膜，剩余的液体继续在上面凝结。因为凝结核小冰晶的均匀分散，整个泡泡非常均匀地冻结，因此也更容易在完全冻结之前保持完整。
一个示意图：
仔细观察的话，可以看到液膜的流动，底部的小冰晶随着液膜向上运动：
顺便说，如果只有固体表面温度足够低，而周围环境都是无法维持冰晶的常温，那么肥皂泡的结冰就是从底部缓慢向上的，并且有可能完全结冰之前泡泡就塌掉了。还是在周围环境温度都足够低的情况下形成的冰晶最漂亮。
顺便说，这也是我一直都想尝试拍一下的现象，不过目前还没有成功_(:з」∠)_（太冷了也就不想出门了……）