多倫多大學實驗非線性物理學教授斯蒂芬·莫里斯維護了一個關於這個主題的網頁。因此，我們請他來解答這個問題：
水是一種罕見的在凍結時會膨脹的材料。如果液態水上形成一層帶有小孔的冰殼，它可以將下面的液體困住，使其在凍結過程中沒有膨脹的空間。因此，當水開始凝固時，它會被迫從小孔中上升，並開始在孔的邊緣周圍凍結，形成一個空心的、充滿水的尖刺。
水不斷向上移動到尖刺中——形成一個自制的吸管，它可以變得很長很細。最終，所有的水都會凍結，尖刺變成固體。將水抬升到尖刺中所需要的能量完全來自於水在凍結時膨脹。
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一些控制水結晶方式的特徵在尖刺形成過程中起著重要作用。冰晶的形式取決於冷卻速率，因此取決於氣溫。當環境空氣遠低於 0 攝氏度時，通常會形成尖刺，從而實現快速凍結——大約 –7 攝氏度（20 華氏度）的氣溫被證明是最佳的。
快速冷卻有利於看起來像薄片的晶體，這些晶體迅速覆蓋表面，一些薄片像窗簾一樣垂入水中。這些微晶傾向於以 60 度角相互連線，很像雪花的臂膀。它們傾向於在表面留下三角形的孔；因此，尖刺通常具有三角形的底座。尖刺的側面有時是位於凍結水錶面下方的預先存在的微晶的延續。這解釋了為什麼一些尖刺可以以陡峭的角度從表面延伸。如果水在完全凍結之前恰好流出，也可能得到看起來像小倒金字塔或“冰花瓶”的結構。
純淨的水最適合尖刺的形成，垂直側面的容器（如冰格）也是如此。人們經常在留在外面的鳥浴盆或寵物飲水盆中看到尖刺。它們很少自然形成——比如在湖泊或池塘的表面上——因為天然水體的冷卻速度通常不夠快。然而，它們有時可以在落下的雨夾雪球上形成。