Brinicle

Tworzenie się lodu ze słonej wody powoduje wyraźne zmiany w składzie pobliskiej niezamarzniętej wody. Kiedy woda zamarza, większość zanieczyszczeń zostaje usunięta z kryształów wody; nawet lód z wody morskiej jest stosunkowo świeży w porównaniu do wody morskiej, z której powstał. W wyniku wypychania zanieczyszczeń (takich jak sól i inne jony) lód morski jest bardzo porowaty i gąbczasty, zupełnie inny niż lód stały powstający podczas zamarzania wody słodkiej.

As the seawater freezes and salt is forced out of the pure ice crystal lattice, the surrounding water becomes more saline as concentrated brine leaks out. To obniża jej temperaturę zamarzania i zwiększa jej gęstość. Obniżenie temperatury zamarzania pozwala tej otaczającej, bogatej w solankę wodzie pozostać w stanie ciekłym i nie zamarzać natychmiast. Wzrost gęstości powoduje zapadanie się tej warstwy. Maleńkie tunele zwane kanałami solankowymi tworzą się w całym lodzie, gdy ta super-solanka, super-chłodzona woda opada z dala od zamarzniętej czystej wody. Scena jest teraz przygotowana do utworzenia bryndzy.

Jak ta superchłodzona słona woda dotrze do niezamarzniętej wody morskiej poniżej lodu, spowoduje utworzenie dodatkowego lodu. Woda przemieszcza się od wysokich do niskich stężeń. Ponieważ solanka posiada niższe stężenie wody, dlatego przyciąga ona otaczającą ją wodę. Ze względu na niską temperaturę solanki, nowo przyciągnięta woda zamarza. Jeśli kanały solankowe są stosunkowo równomiernie rozmieszczone, pak lodowy równomiernie rośnie w dół. Jeśli jednak kanały solankowe są skoncentrowane w jednym małym obszarze, płynąca w dół zimna solanka (teraz tak bogata w sól, że nie może zamarznąć w normalnej temperaturze zamarzania) zaczyna oddziaływać z niezamarzniętą wodą morską jako strumień. Tak jak gorące powietrze z ogniska unosi się jako pióropusz, tak ta zimna, gęsta woda opada jako pióropusz. Jego zewnętrzne krawędzie zaczynają gromadzić warstwę lodu, ponieważ otaczająca woda, schłodzona przez ten strumień do temperatury poniżej punktu zamarzania, obladza się. Powstała bryndza, przypominająca odwrócony „komin” z lodu, zamykający spływający w dół strumień tej superchłodzonej, supersolnej wody.

Gdy bryndza staje się wystarczająco gruba, staje się samowystarczalna. Ponieważ lód gromadzi się wokół płynącego w dół zimnego strumienia, tworzy warstwę izolacyjną, która zapobiega dyfuzji i ogrzewaniu zimnej, słonej wody. W rezultacie, płaszcz lodowy otaczający strumień rośnie w dół wraz z przepływem. Temperatura wewnętrznej ściany stalaktytu pozostaje na wyznaczonej przez zasolenie krzywej zamarzania, więc gdy stalaktyt rośnie i deficyt temperatury solanki przechodzi w wzrost lodu, wewnętrzna ściana topi się, aby rozcieńczyć i schłodzić przyległą solankę z powrotem do punktu zamarzania. To jest jak sopel odwrócony do wewnątrz; zamiast zimnego powietrza zamrażającego ciekłą wodę w warstwy, zimna woda spływająca w dół zamraża otaczającą wodę, umożliwiając jej zejście jeszcze głębiej. W miarę jak to robi, tworzy więcej lodu, a sopel wydłuża się.

Rozmiar sopla jest ograniczony przez głębokość wody, przyrost pokrywającego go lodu morskiego napędzającego jego przepływ oraz przez samą otaczającą wodę. W 2011 roku po raz pierwszy sfilmowano powstawanie bryłek. Potwierdzono, że zasolenie ciekłej wody w obrębie brylantu zmienia się w zależności od temperatury powietrza. Im niższa temperatura, tym większe stężenie solanki. W styczniu 2014 roku wzdłuż wybrzeża Morza Białego odnotowano, że przy temperaturze powietrza -1 °C zasolenie solanki wynosiło od 30 do 35 psu, podczas gdy zasolenie w morzu wynosiło 28 psu. Gdy temperatura wynosiła -12 °C zasolenie solanki wzrastało do wartości od 120 do 156 psu.