冰釘

冰钉（英语：Ice spike）是一种突出一般冰面的冰，其形状通常近似于倒置的冰柱，尖端朝上。数十年来，有些人认为冰钉是由表面许多小块冰晶自然形成，但是此情形极为罕见。最近几年网络上开始流传天然冰钉的相片，以及用蒸馏水和家用冰箱制造人工冰钉的方法，这让一些科学家开始在实验室中测试该假说。现在已知波利－多尔西模型（Bally-Dorsey model）能解释冰钉生成的原理。该理论于20世纪早期被提出，但许多年来未在实验室中测试。虽然实验似乎让波利－多尔西模型的正确性获得证实，但人们还未能完全了解此现象，也衍生出有关天然冰钉形成的问题。天然的冰钉能以非倒锥的形式出现，而且因为其他型态的冰钉还未有正式名称，所以它们常被描述为冰烛、冰塔或冰瓶。还有一种特别的倒金字塔形冰钉。
虽然通常天然冰钉长约数寸，不过加拿大人杰纳·荷瑟（Gene Heuser）曾描述1963年他在结冻的伊利湖上看过冰下的水受压突出冰面，形成如电话线杆般、遍布湖面而且高约五英尺的冰。

背景

几十年来人们认为冰钉是罕见的自然现象。时至今日，由O·波利和H·E·多尔西独立提出的模型最为科学界接受。冰钉倾向在水盆和宠物碗等容器形成，与湖泊或池塘等较大水体相比，此种环境中结冰更为迅速。网络上已经出现许多相关相片和讨论，而且也有多起成功在家用冰箱制造冰钉的案例。此可行性促使一些研究者如肯尼斯·G·利布瑞区特（Kenneth G. Libbrecht）进行于受控环境中制成冰钉的必备条件测试。

形成原理

自然形成的冰钉常为圆锥状或多面体（以三面者最为常见），偶尔能在雨水槽或自来水槽见到。水于结冰后体积会增加9%，而反映其内部构造，冰晶常呈现六角柱形。顶部和底部的六角形被称为底面（basal plane），和六角形底面垂直的方向称为C轴。
表面的水在容器壁不规则处成核，然后向内部冻结。如果第一块冰晶的C轴并非竖直，底面会在一条C轴的垂线与表面相交，此时形成冰针倾向沿该垂线在表面散布。同时帘幕状的冰顺着底面伸入过冷的水中。当冰组成的薄层覆盖大部分的水面后，冰晶开始汇聚且被牢牢的固定着，而冰层继续扩展，直到在水面中央留下未结冻的小洞。幕状雏晶常以60度相接，所以小洞多为三角形，但是其他形状也不无可能。下方的冰持续向水中延伸，并把剩余的水从小洞中挤出，造成比冰面略高的半月形凸起。凸起边缘的水结冻后成为有如小水堤一般，让水在其上略微提升、结冻，然后又有水能往上攀附。若是水增高的速率和洞口结冻的速率一致，那此过程将反复进行，形成许多连续的冰层组成的冰管，等到所有的水都结冻或管口封闭时才停止成长。冰钉的形成和容器的形状、水中杂质的浓度、空气温度和水面上的空气流动有关。从一粒雏晶形成的冰钉和冰面的交角不一定为90度。
一般人能在家利用蒸馏水、塑胶制冰盒和冰箱制作小型冰钉。自制冰钉的原理和天然形成者类似：冰向内延伸使得冰块内部空间缩小，增加的压力把水向洞口外推出。冰钉在顶端的水结冻之前都不会停止生长。此方法通常会产出顶端尖锐且横切面为圆形或三角形的冰钉。该实验已在实验室中成功进行，科学家发现非蒸馏水中的杂质会抑制冰钉的形成，但是有时候自来水和雨水结成的冰也能长出冰钉。有些研究者认为小冰钉在冰箱中形成时，杂质会集中在管顶未结冻的水中，并阻碍水结冻。然而他们相信必有其他的作用移除天然形成中的大冰钉顶端的杂质，像是在小冰钉中不易见到的对流等。