“魔鬼海岸”探秘

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所属分类:百科知识2008年

挪威的森林大名鼎鼎,其实那不过是徒有虚名——仅仅因为作曲家格里格的一首乐曲被日本作家村上春树演绎成一个书名罢了。挪威的“魔鬼海岸”才是世界上独具魅力的景观。其魅力在于峡湾里潋滟的波光下暗藏着无尽玄机、佛罗埃岛和罗弗敦岛之间惊天动地的大旋涡以及至今还在流传着的北欧海盗洗劫整个欧洲的故事。

  直到最近几年,随着海洋卫星和遥感等技术的发展,“魔鬼海岸”隐藏已久的秘密才逐渐被揭示出来。

  

  波光下的“魔鬼”

  

  挪威海岸多峡湾、多曲折、多峭壁,风光独特旖旎。但就在这迷人的波光下面暗藏着无尽的玄机。

  1893年6月,挪威探险家南森率领“福雷姆”号大帆船去北极探险。离开奥斯陆的航程开始时一帆风顺。几天后进入巴伦支海时,大帆船却突然走不动了。此时,大西洋的季风依然徐徐地吹着,海面波光涟涟,帆船却像被“黏”在海水里,一动也不动。

  “魔鬼!海怪!”一个老水手凄厉地惊叫起来。一些有经验的水手判定他们肯定是遇到了“魔鬼的死水”。大家想起了种种古老的传说,不祥和恐怖迅速笼罩了全船。只有南森没有丝毫的慌乱,跑前跑后紧张地测量着风速、水温、盐度等水文参数,苦苦思索着对策。

  直到一阵强劲的西风吹来,“福雷姆”号才渐渐脱离了险境。

  究竟是什么“魔鬼”在作怪?

  如今,海洋学家终于解开了挪威海岸的“死水”之迷。原来是“密度跃层”和“内波”在作怪。

  挪威海岸的峡湾大都与河流甚至冰川连接,有大量的淡水汇入海水。这就在海面上形成了一个密度较小的淡水层。淡水层的下面则是密度较大的咸水层,两层之间便有了一个密度跃变,这就是“密度跃层”。前文提到的异状,究其根源,就出在两层海水之间的界面上。

  由于密度相差悬殊,界面上的海水不再平静如初,会产生上下波动,这就是“内波”。

  从字面上看,“内波”就是发生在水里的波动。“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。我们知道,海面与空气之间的密度不一样,加上风力的扰动作用,会导致海面上出现狂涛巨浪。在深层海水中,当海水因温度、盐度的变化出现密度分层后,受大气压力变化、地震影响以及船舶运动等外力扰动,就可能在海水内部引发内波。

  内波与海面波浪虽然都是液体波动,但它们各不相同。空气与水的密度相差近千倍,在海面形成的波浪,其波动最大值在海面,波动会随着海水深度的增加而减小,到达一定深度后就消失了。当海水密度上下分布不均匀,尤其是在海水中出现跃层,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处于不均匀状态,因此海洋内波是一种比较普遍的现象。

  

  惊人的破坏力

  

  内波具有极强的隐蔽性。它在海面之下,人们仅凭肉眼根本看不到。因此,即使海面波平如镜,海内却可能波涛汹涌。“福雷姆”号就是在水下遇上了内波。强大的波阻力自然会将它死死“黏”住,动弹不得。直到强风吹来,风帆的张力克服了内波阻力,帆船才能继续前进。水手们看不见内波,只能认为是“魔鬼的死水”在作祟。

  内波还具有极强的随机性,其波高、波长、周期和能量范围都很大,目前观测到的世界上最大的内波波高已达百米。有比较才会知道这有多么可怕:世界上破坏程度最惨重的智利大地震海啸,波高只有25米,仅为最大内波波高的1/4。由此即可见内波的破坏力之大。万幸的是,水面船舰受上层海水和大气的约束,即使碰上很高的内波也往往不会有灭顶之灾。但潜水艇可就没有那么幸运了,如果完全误入其中,巨大的内波能足以把其撕碎。

  1963年,美国海军的核潜艇“大鲨鱼”号在马萨诸塞州海岸外350千米处沉没,艇上129名船员全部遇难。事后经过对沉入海底、变成碎片的残骸分析判断,潜艇失事的原因是在水中航渡时,遇到了强烈的内波,内波峰高谷深,垂直作用也很大,内波中大振幅的内孤立波或内孤立子的巨大垂直剪切力将潜艇拖拽至海底,潜艇承受不了超极限压力而被压碎。这就是强大内波垂直力作用的后果。

  在1999年的夏威夷国际内波研讨会上,还有科学家讨论这起发生在30多年前的惨案。但直到2006年,美国迈阿密大学的研究人员才得到海面下30米以内内波的卫星合成孔径雷达(SAR)图像。内波的真面目才真正呈现出来。这意味着尽管内波破坏力惊人,但人类掌握甚至驾驭内波的日子已经不远了。

  

  峡湾量的大旋涡

  

  著名的“科幻小说之父”、法国作家儒勒·凡尔纳1870年在《海底两万里》末尾写道:“佛罗埃岛和罗弗敦岛之间汹涌澎湃的水流以雷霆万钧之势猛冲过来,扭成了一股股任何船只都无法走脱的猛流,滔滔巨浪从四面八方涌来,形成了这个被恰如其分地称为‘大洋的肚脐’的大旋涡。”这一段文字如实地描绘出挪威西海岸惊天动地的大旋涡。

  其实早在凡尔纳之前的40多年,美国作家爱伦·坡就在《奇遇记》中对此作了极生动的描述,让这个名为麦尔斯特伦的大旋涡“恶”名昭著。

  区别于海啸、海底地震和火山爆发所形成的“随机性”大旋涡,这是地球上最大最令人惊骇的“永驻性”大旋涡。

  麦尔斯特伦大旋涡位于长约1.8千米、深约90米的萨特水道中,最狭窄处仅137米。挪威海域属半日潮,每天潮水两涨两落。每次潮涨潮落时,7500万立方米海水以雷霆万钧之势高速进出狭窄的水道,分成几股互相冲撞、纠缠、回旋,形成了这个直径10余米的大旋涡。大旋涡像个喇叭,一面凄凄厉厉呼啸着,一面高速往涡心旋转着,景象万分凶险骇人。黑黝黝的涡心深不可测,好像直通地心似的。任何不幸靠近的船只、盘旋其上贪食鱼虾的海鸟顷刻之间便被卷进没了踪影。连临近涡心的各种鱼儿也惊恐得四散蹦跳。

  落入旋涡的物体为什么会被拉入无底深渊?那是因为旋涡中高速旋转的物体受到向心力和重力两个力。向心力向涡心拉动物体,离涡心的半径越小,速度越快,向心力越大:重力向下拉动物体,离涡心的半径越小,下落的速度越快。于是任何物体一旦落入旋涡很快就遭遇没顶之灾。又因涡心处空气的高速旋转形成负压,连空中的海鸟也被瞬间吸入深渊。

  迄今为止,这个大旋涡的成因仍然是个谜。有的科学家认为,大旋涡可能与海底洞穴相通,因“浴盆效应”而产生。但缺少实证,至今并没发现什么海底洞穴。从流体力学来分析,湍流形成涡旋需满足下面几个条件:流体的雷诺数(与黏滞有关的特性)大于某个特定的临界值;独特的水道和边界条件;流体及潮汐的高速流动。按照现代的观点,大旋涡附近的海洋地理环境刚好满足了上述几个条件,而且数百年不变,这个“永驻性”大旋涡自然而然也就形成了。

  麦尔斯特伦大旋涡实在是世界上最令人恐怖的景象之一。远在数公里之外,便能听到其尖厉的嘶叫,“比尼亚加拉大瀑布更为骇人”。这不啻是挪威西海岸的又一个“魔鬼”。

  同样可以肯定,借助于前年建立的Argo全球海洋实时观测网和海洋监测卫星技术,麦尔斯特伦大旋涡的秘密也将不复存在。

  如今,残暴的北欧海盗早已消失,但挪威的“魔鬼海岸”依然如故。其中的许多未解之谜仍有待人们借助新技术去解读。至于挪威水下有不腐的干尸等等网上的传闻,并无佐证,也未见如实的报道,反而多有令人生疑的不科学之处。如:海底的水会“纯净”到没有任何微生物以至于连尸体也不腐烂吗?旋涡中的水既不补充也不流失总在循环吗?水中会有“干”尸吗?诸如此类的常识性错误说明:那些传闻纯属无稽之谈。(文章代码:0812)

  

  [责任编辑]赵菲

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