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编者按：极端寒冷的天气会产生不寻常的现象，从所谓的海烟到泥泞的海浪。正如大气科学家斯科特丹宁所解释的那样，这些引人注目的事件主要是由非常寒冷的水的行为引起的。
为什么湖水和海水在寒冷的拍摄过程中会出现蒸汽？
水有三个阶段或状态：固体冰，液态水和气态水蒸气。即使在极端寒冷的天气里，液态水也不会比冰点低 - 大约32华氏度 - 所以海洋的表面比它上面的空气温暖得多。
大量的水从温暖的海洋蒸发到上面较冷的干燥空气中。一旦这种看不见的气体在相对温暖的水面上方稍微上升，它就会击中更冷的空气，并且不能容纳太多的蒸气，因此蒸汽会凝结成空气中的微小液态水滴。
有些人称冬季海洋上方的凝结引起的小束云或湖泊“海烟”。这是一个比蒸汽更好的术语。真正的蒸汽是非常热的水蒸气 - 即气相中的水，这是不可见的。
天气预报员似乎对雷阵雨感到非常兴奋。它是什么，为什么罕见？
当雷电导致空气比声速更快地膨胀时，雷声是一种声音。闪电是由云与地之间的静电火花形成的。形成这种静电的摩擦力通常是由于夏季炎热空气迅速升高的“热量”引起的，这就是雷雨在夏季常见的原因。
由于冷空气密集，空气不能从寒冷的冬季地面升起，所以冬天的雷声很不寻常。当真正的冷空气从北方吹来时，雷阵雨就会发生。这种冷空气比表面的空气密度大，因此它会逐渐下降，将表面空气推到顶部。这可以产生与夏季雷暴完全相同的静电荷，以及BOOM - 雷阵雨！这只发生在温度发生巨大变化的情况下，例如北极冷锋的临近。
海洋在极地地区外冻结有多常见？
盐水的凝固点低于淡水，这就是为什么我们在街道和人行道上放盐以在冬天融冰。海水很咸，它必须冷却才能冷冻 - 大约28华氏度。海水在美国大陆冻结是很不寻常的，尽管它在北极冬季一直发生。
当海水冻结时，大部分盐被压入其下面的海水中。这就是为什么北极人可以将海冰融化为饮用水的原因。由于海洋表面形成一点点淡水冰，剩余的水变得更咸和更咸，因此它变得越来越难以冻结。
但有时当它非常寒冷时，海洋表面会形成很少的浮冰。波浪将它们分解，使表面变得像波浪状的淤泥。对于任何愿意冒着寒冷的人来说，站在岸边，看着吸烟，泥泞的大海以及慢动作的海浪，真是太狂野了。在极地，它是如此寒冷，浮冰晶体最终会聚并凝固成海冰。
科学家们发现火星也有降雪。它们与地球上的雪有什么不同？
火星上的气氛几乎是纯二氧化碳，我们知道它是地球上驱动气候变化的主要温室气体。但是火星的气氛比我们的气氛要薄得多，因此不会产生太多的热量。在一个美好的火星夏日，温度可以达到70华氏度，然后在同一天晚上降到零下100华氏度。
冬天甚至更冷。它在火星的极地冬天变得如此寒冷，以至于空气自身冻结，使得微小的二氧化碳雪花大小与红细胞大小相当，这些红细胞的堆积深度足以制成干冰的极地帽。
在漫长的极地夜晚，大约三分之一的火星整个大气层都像雪一样落下。这使得局部真空吸收了从行星夏季半球到冬季半球的风，以弥补差异。在春天，随着干冰变回天然气并开始在火星的另一端掉落，这些行星尺风反向。
进一步在太阳系中，“冰巨人”行星和他们的许多卫星都有大量的水和二氧化碳冰 - 比我们所有的海洋都要大得多。但是在地球上，干冰不能形成在零下110华氏度以上。因此，我们这个星球上永远不会有二氧化碳雪 - 只是所有形式的冰冻水。
本文最初发表在Scott Denning的The Conversation上。阅读原文。