Extremt kallt väder kan ge ovanliga fenomen, från så kallad havsrök till slaskiga havsvågor. Som atmosfärsforskaren Scott Denning förklarar, Dessa slående händelser orsakas främst av vattnets beteende vid mycket kalla temperaturer.

Varför verkar sjö- och havsvatten ånga under köldknäppar?

Det finns tre faser, eller stater, vatten:fast is, flytande vatten och gasformig vattenånga. Även i extremt kallt väder, flytande vatten kan inte vara kallare än fryspunkten – cirka 32 grader Fahrenheit – så havets yta är mycket varmare än luften ovanför den.

Mycket vatten avdunstar från det varmare havet till den kallare torra luften ovanför. Så snart denna osynliga gas stiger till och med lite över det relativt varma vattnet, det träffar luft som är mycket kallare och inte kan hålla mycket ånga, så att ångan kondenserar till mikroskopiska droppar av flytande vatten i luften.

Vissa människor kallar de striga molnen som orsakas av kondens strax ovanför vinterhavet eller sjöarna för "havsrök". Det är en bättre term än ånga. Verklig ånga är mycket het vattenånga – dvs. vatten i sin gasfas, som är osynlig.

Väderbevakarna verkar bli väldigt upphetsade över åska. Vad är det och varför är det sällsynt?

Åska är en ljudbom som skapas när en blixt får luften att expandera snabbare än ljudets hastighet. Blixtnedslag bildas av gnistor av statisk elektricitet mellan molnen och marken. Friktionen som bildar denna statiska ström orsakas vanligtvis av snabbt stigande "termal" av flytande luft under varma sommardagar, varför åskväder är vanliga på sommaren.

Luft kan inte stiga upp från den kalla vintermarken eftersom kall luft är tät, så åska på vintern är ganska ovanligt. Thundersnow händer när riktigt kall luft blåser in från norr. Denna kalla luft är tätare än luften vid ytan, så det faller bokstavligen ner, trycka upp ytluft över toppen av den. Detta kan skapa exakt samma typ av statisk laddning som ett sommaråskväder, och BOOM – åsksnö! Detta händer bara med en riktigt dramatisk temperaturförändring, som närmar sig en arktisk kallfront.

Hur vanligt är det att haven fryser utanför polarområdena?

Saltvatten har en lägre fryspunkt än sötvatten, det är därför vi lägger salt på våra gator och trottoarer för att smälta is på vintern. Havsvatten är tillräckligt salt för att det måste bli riktigt kallt för att frysa – runt 28 F. Det är ganska ovanligt att havsvatten fryser på det kontinentala USA, även om det händer hela tiden under den arktiska vintern.

När havsvatten fryser, det mesta av dess salt trycks ner i havsvattnet under den. Det är därför människor i Arktis kan smälta havsis för dricksvatten. När små bitar av sötvattensis bildas vid havets yta, det återstående vattnet blir saltare och saltare, så det blir svårare och svårare för den att frysa.

Men ibland när det har varit extremt kallt, små isflak bildas vid havets yta. Vågor bryter upp dem, så att ytan kan bli som en vågig slurpee. För alla som är villig att trotsa kylan, det är vilt att stå vid stranden och titta på det rykande slaskiga havet med sina långsamma surf. Vid polerna, det är så kallt att flytande iskristaller så småningom konvergerar och stelnar till havsis.

Forskare har funnit att Mars också har snöfall. Hur skiljer de sig från snö på jorden?

Atmosfären på Mars är nästan ren koldioxid, som vi vet som den viktigaste växthusgasen som driver klimatförändringarna här på jorden. Men Mars atmosfär är mycket tunnare än vår, så den fångar inte mycket värme. En fin sommardag på mars, temperaturer kan nå 70 F och sedan falla till minus 100 F samma natt.

Vintrarna är ännu kallare där. Det blir så kallt i polära vintrar på Mars att luften fryser, gör små koldioxid snöflingor i storlek med röda blodkroppar, som staplar tillräckligt djupt för att göra polarhattar av torris.

Under den långa polarnatten, omkring en tredjedel av Mars hela atmosfär faller som snö. Detta skapar ett partiellt vakuum, suger vindarna från planetens sommarhalvklot till dess vinterhalvklot för att kompensera skillnaden. På våren, dessa vindar i planetskala vänder riktningen när torrisen förvandlas till gas och börjar falla ut på andra änden av Mars.

Längre ut i solsystemet, "isjätten" planeterna och många av deras månar har enorma mängder vatten och koldioxidis – mycket större mängder än alla våra hav. Men på jorden, torris kan inte bildas över minus 110 F. Så det kommer aldrig att finnas koldioxidsnö på vår planet – bara fruset vatten i alla dess många former.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.