빙판에서 얼음이 얼면 소리가 나는데 어떤 원리인가요?

Question

한파에 연못에 빙판이 생기면서 얼음이 얼면서 소리가 난다고하는데 이때 발생하는 소리는 어떠한 원리인가요? 얼음에서 나는 소리 과학적으로 설명 가능한가요?

Answer 1

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

빙판이 생긴 연못에서 발생하는 소리는 "얼음이 깨지는 소리" 또는 "순간적인 폭발음"으로 알려져 있습니다. 이 소리는 빙판이 깨지고 부서지는 과정에서 발생하는 진동에 의해 생성됩니다.

얼음은 물과 달리 고체이며, 고체는 분자 간의 상호작용으로 이루어져 있습니다. 그러므로 얼음을 형성하는 물 분자들은 서로 가깝게 위치하며, 이들 간의 강한 결합은 얼음을 단단하게 만듭니다. 그러나 얼음이 물로 변환되는 과정에서 결합이 약화되어 얼음의 강도가 약해지고 깨지게 됩니다.

빙판이 깨지는 소리는, 얼음의 결합이 약화되는 과정에서 발생하는 에너지가 빙판 안으로 전달되고, 그 과정에서 빙판의 강도가 약해져서 결국 빙판이 부서지는 순간에 발생합니다. 이때 얼음 조각들이 서로 부딪히면서 진동을 일으키고, 이 진동은 공기 중을 전파하여 귀에 들리는 소리로 들리게 됩니다.

따라서, 빙판이 깨지는 소리는 과학적으로 설명 가능합니다. 이는 빙판 내부의 분자 간 상호작용과, 얼음이 물로 변환되는 과정에서 발생하는 에너지가 빙판의 결손부위에 집중되어 빙판이 부서지는 순간에 일어나는 진동으로 인해 발생합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.

빙상이나 수면에서 얼음이 얼면 때로 큰 소리가 나거나 갈라지는 소리가 날 수 있습니다. 이 현상은 "icequake" 또는 "frostquake"로 알려져 있습니다. 소리는 온도 변화로 인해 얼음이 팽창 및 수축함에 따라 얼음의 응력과 압력 변화로 인해 발생합니다.

물이 얼면 팽창하여 주변의 얼음이나 물에 응력과 압력이 생길 수 있습니다. 응력과 압력이 너무 커지면 얼음이나 물이 갈라지고 이동하여 터지거나 갈라지는 소리가 날 수 있습니다. 이것은 또한 온도가 갑자기 떨어지면서 얼음의 바깥층이 수축하는 반면 안쪽 층은 변하지 않는 경우에도 발생할 수 있습니다. 결과적인 응력으로 인해 얼음이 갈라지고 소리가 날 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

얼음이 될때 나는 소리가 아니라, 일부 얼음이 녹으면서 생긱는 소리 아닌가요?

본론으로 들어가서 물에서 얼음으로될때 수소결합을 하게되 부피가 증가하는이유는

수소결합을하면서 정육각형 모양으로 빈공간을 만들어버립니다 즉 이빈공간에 의해서 부피가 증가하는거죠

하지만 물에 녹을때 수소결합해서 형성된 정육각형 모양의 빈공간이 어느 한쪽이라도 끈어지게되면

그 빈공간사이로 물이 급속도로 흘러내려오겟죠 물론 분자들을 예기하는 거이므로 눈에는 보이지 않겟죠

즉 빈공간으로 흘러들어오면서 탁탁하게 소리가 나는것입니다