Изморозь напоминает резное стекло, но с точки зрения физики это временное равновесие между водяным паром, температурой и неподвижностью воздуха. Фантастические «цветы» на ветвях существуют только до тех пор, пока воздух остается холодным, пересыщенным водяным паром и почти неподвижным.
Структура начинается с переохлажденных капелек воды, висящих в тумане. Эти капли остаются жидкими при температуре ниже точки замерзания из-за отсутствия центров кристаллизации, а затем мгновенно застывают, когда ударяются о веточку. В момент удара возникают миллионы крошечных ледяных иголочек, направленных навстречу ветру, с огромной суммарной площадью поверхности и очень низкой механической прочностью. Вместо сплошной ледяной оболочки слой изморози больше похож на разреженную решетку из ледяных игл, полную воздушных промежутков, которые быстро передают механические напряжения.
Такой пористый каркас подчиняется законам термодинамики. Небольшое изменение потока воздуха нарушает локальное парциальное давление водяного пара и тонкий приграничный слой вокруг каждого кристалла, ускоряя сублимацию — прямой переход льда из твердого состояния в водяной пар. Одновременно скрытая теплота, выделяющаяся или поглощающаяся при замерзании и сублимации, чуть меняет микротемпературу на поверхности. Этого достаточно, чтобы запустить перекристаллизацию: острые кромки сглаживаются, иголочки срастаются, и замысловатые «лепестки» теряют четкость буквально за считанные мгновения.
Ветер добавляет второй механизм разрушения — механический излом. Поскольку кристаллы льда растут в основном в одном направлении, они образуют как бы рычаг с минимальной прочностью на растяжение у основания. Даже слабый порыв создает изгибающие силы, которые превышают предел прочности хрупких связей между кристаллами. То, что с виду казалось плотным белым соцветием, с инженерной точки зрения представляет собой высокоэнтропийное, слабо связанное скопление элементов. Стоит его потревожить — и у такой системы нет способа вернуть былой порядок: она просто распадается, растворяясь в воздухе и осыпаясь разрозненными осколками.
