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第50章 神秘莫测的“水下魔鬼”——内波

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面对大海,我们常常会欣赏那些在海面上盘旋着觅食的海鸥,看它们宽大的翅膀起起落落不断地戏水,还会沉醉在水天一色的海面上那点点渔舟勾勒的风景画里,却很少有人会在波涛汹涌的拍打声中,想到海面下还会藏着神秘莫测的“水下魔鬼”——内波。其实,它在大海深处经常出没,只是我们的肉眼无法发现而已。它曾制造许多恐怖新闻,让航行的船只在水中如陷泥潭,辗转不前,让勇往直前的探险家们也莫名其妙地不安,困惑……那么,人类是怎样发现内波的?它对海洋生物和人类的海上行动,会产生什么样的影响呢?

内波是海洋里的一种自然现象,我们既熟悉又陌生,它曾让著名的探险家南森恐怖不安,留下了无比惊险又困惑的一幕。

1893年6月24日,挪威著名探险家、海洋学家南森率领13个人组成的探险队,乘坐船体像瓜子形的“前进”号,按照已经开拓的东北航道一直向东探险航行。这是一次规模最大、影响最为深远的北极探险。8月29日,南森的“前进”号探险船,艰难地行驶在俄国的喀拉海的太梅半岛沿岸。突然,“前进”号像被什么东西粘住似的,在海水里动弹不得,退也不行,进也不行,甚至升起临时的帆也没有用,整个船儿就像中了魔似的,在冰海中纹丝不动。顿时,船上乱作一团:有的人睁大了惊慌不安的眼睛,有的准备弃舟而行,有的在绝望中呻吟……南森很镇静,面对突然来临的死亡威胁,他首先想到的是应该怎样运用科学的办法来解决问题,走出困境。他怀疑是探险船碰到暗礁搁浅,或者是遇到海底的一个特大磁场,甚至是海底有巨大的漩涡。可是,什么也不是。正当他们陷入危险之中无法自拔的时候,一阵大风突然吹来,“前进”号终于移动起来,很快恢复了正常的航行。

其实,南森的探险船遇上的正是“内波”。这是由于船只航行在很浅的密度跃层上方时,其动力造成在跃层处产生的内波,船只的动能被消耗,只能神秘地显著减速,甚至深陷其中,进退无力。后来,人们在其他海域也发现有类似的现象,除了感到如遇魔鬼般的恐怖外,根本找不到原因,只好暂时称这种现象是遇到了“死水”。

在“死水”区域里,船只航行中用来克服海水阻力的推进船只的能量,被用来产生和维持那里的内波消耗掉了,几乎没有前进的动力。如果不是遇到大风的帮助,南森的探险船只还会在“死水”里挣扎的。可是,限入科技力量的不足,人们长期以来只知道海水里“内波”的存在,但是感到它神秘莫测,无法揭开这个水中谜团。直至20世纪40年代后,由于温深仪及各种快速取样仪器的发明,对内波的调查研究才卓有成效地迅速展开。

内波不像海面波浪那样汹涌澎湃,它隐匿水中,暗中作祟,常使人们防范不及,所以称它是“水下魔鬼”。内波能产生极大的破坏力。这是由于产生内波的跃层上下会形成两条流向相反的内波流。这种内波流可高达1.5米/秒,犹如剪刀一般锋利,把阻碍它前进的水下建筑物刺得遍体鳞伤。这是一种平行的力量。加拿大戴维斯海峡深水区的一座石油钻探平台,就曾遭内波袭击而不得不中断作业。内波峰高谷深,垂直作用也很大,会产生一种强大的垂直力量。1963年4月10日,美国“长尾鲨”号核潜艇,在大西洋距波士顿港口350千米处突然沉没,艇上129人无一生还,事后经过对沉入海底变成碎片的残核分析判断,下沉的原因是潜艇在水中航渡时,遇到了强烈的内波,将其拖拽至海底,承受不了超极限的压力而破碎,这就是强大内波垂直力作用的后果。

现在,科学家通过研究发现,海洋内波对人类在浅海中的活动影响最大,对海洋石油、天然气等资源的勘探及开采设施的安装施工和正常工作等,会有直接的或潜在的破坏性,还会改变海水中声音的传播路线,影响通讯设备的正常工作,对环流场、物质输运、航道淤积以及深水沉积等有一定的影响。不过,内波也并非是一无是处,它能把富含营养盐底层水带到表层,从而有力地改进海洋生态环境,对于海洋生态环境的保护、渔业捕捞及海洋养殖业的发展等会产生积极贡献。在军事上,内波在潜艇作战中对敌我双方都会产生十分重要的影响。因此,掌握内波活动规律,因势利导,趋利避害,让内波造福人类,还有巨大的空间和诱人的前景。

“小档案”

海面上的波浪,实际上是空气和海水这两层不同密度的流体分界面上形成的波动。在密度均匀的海水中,只能产生我们肉眼能看到的那种波浪,而如果海水上下两层密度不均匀,特别是海水出现上重下轻时,在外力作用下,也会在两层海水的分界面上出现波动现象,这就产生了“内波”。因此,“内波”的产生应具备两个条件,一是海水密度稳定分层;二是要有扰动能源,两者缺一不可。据研究测定,当海水密度上下分布不均匀时,尤其是在海水出现跃层,也就是两层海水的相对密度值大于0.1%时,在外力扰动下,就会在两层海水界面上产生内波。由于海水的密度分布,经常是处于不均匀状态,因此出现海洋内波是一种比较普遍的现象。内波的波高,一般要比海面波高大得多,一般在十几米、几十米,大的可达到几百米;内波的波长,一般有几百米,甚至万米以上。这主要是由于海水密度和空气密度的差异不同引起的。因为同样的外力,使海水内部产生的波动,要比海面上大很多。遗憾的是,这种波藏在海面的某一深处,我们的肉眼根本看不见。

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