看海浪的人都会觉得海浪很神奇,海浪有时很富诗意,有时来势险恶,不管在什么时候,总有神秘莫测之感。一连几天无风时,空气中的一切都不动,可是海上的破碎波越来越大。波浪默默地越过大海,活像列队的象群,一个接一个滚滚前来,究竟是来自多远的地方呢?远在波浪冲上海滩以前,先是象头然后是象身为什么都要变白,最后只见一片泡沫在海面上打旋?巨浪究竟能有多大?
长久以来,人类一直都难以解答这些问题。事实上,到了近几十年,海洋学家才能告诉我们,波涛怎样在大海诞生,诞生后要走很远很远,才抵达岛屿沿岸处或大陆的边缘岸上消散。
首先,波浪是什么?有人可能认为,波浪是在海面上移动的大片海水。绝不是这样,只要细心观察随波漂来的一片漂木就明白了。先见漂术迎着前来的波浪移前少许,随浪升高,然后又跟着小浪移前少许便落下。波浪过后,漂木仍留在原位。因此有关波浪的第一件事实是,它和海流不同。海流确实带着水前进,而波浪只是穿水而过。波浪不外是能的脉冲,藉水分子的振荡在海水中传送。
最常见的波浪,全都因风而起。海啸则是地震所造成。海风吹入水面翻起涟漪,涟漪不断堆起。风力把它们越推越高,同时振荡也越来越深。
风浪的大小,受风速、风吹的时间长短、海面阔窄等因素影响。波浪的稳定度,也就是波浪的陡度,决定于波长(前后两个波浪波峰间的距离)。一个波浪如果高度超过其波长约1/7,就要散开,形成白帽浪。在风暴中形成的波涛,高达40~60英尺的,在公海上并不罕见。更高的“滔天巨浪”,也曾有人遇到过。
科学家解释这样的巨浪说,海是许多不同风暴形成的波浪汇集之地。在大海上任何一点看到的波浪,有遥远地区旧风暴形成的涌浪,也有在较近海域产生的涌浪。这些来自不同方向的波浪相遇时,力量不是抵消,就是加强。一个波浪的波峰,往往会吞噬另一个波浪的波谷,二者的力量就互相抵消,在湍流之中呈现一片风平浪静的景象。但是有时候,两个、三个甚至四个波峰会加在一起,在短短一两秒钟内重叠起来形成一个巨浪。
冲上岸边海滩的波浪,一般说来,要比在海洋中的小得多。北美沿海的自记测波仪录得,约有80%的破碎波高度不到4英尺,只有冬天风暴季节的波浪才达到10英尺高。夏威夷欧胡岛的背风面,一向以有拍岸巨浪著称。在那里,能掀起20英尺波浪的涌浪,已经可以写入记录簿了。在北美北部太平洋沿岸一带,冬季的破碎波往往高达35~40英尺,世界各地最高的波浪也不过如此。
波浪为什么有时在离岸还远的地方就破碎了?答案很简单。波浪中能的脉冲底部一碰到海底,整个波浪的动态就大为改变。
站在岬角上观海,可以看到波浪接近海岸时形态和速度怎样改变。首先,波浪碰到海底后,速度就会放慢。接着,在继续向海滩的斜坡滚滚前进时,整个波浪就从水里高高竖起。最后,因为不能支持下去,竖起的波浪就“轰”地一声落下来化为泡沫。波长大因而底部深的巨浪在越过水下的珊瑚礁时会稍起泡沫;底部不深的短浪在越过同一海底障碍时,却一点泡沫也没有。
波浪能远涉重洋,渡过大海。掀起波浪的风一旦平息之后,波浪就不再与风及湍流冲撞,而变为正常状态的“海浪”——在一定的风速下,海洋所起的最大波浪。从此以后,波浪就成了徐徐荡漾的涌浪,横过大海,向遥远的海岸涌去。
海浪威力有多大
海浪让人觉得神秘但美丽,引人遐思,但你是否想过:海浪的威力到底有多大?它的危险性有多大?
1966年,“米盖朗奇罗”号邮船在狂风怒号、浪高30尺的大西洋上航行时,夜里突见一个巨浪渐渐升起。据船长估计,约有60英尺高。巨浪以雷霆万钧之力打到船上,把船首3寸厚的钢板打扁,在桥楼上撞开了一个大洞,冲歪了轮船内部几块舱壁的钢板,还死了3个人。
在浅水的沿岸海底潜水的人,见得到这样的力量:涌浪在上边的海面上经过时,水中的海藻来回摆动。英国的“长涌浪”曾把1磅重的石块,从海底冲进设在水下100英尺深处的捕龙虾用的篓里。爱尔兰西部近岸的海底一带,几百磅重的岩石常被海面的长涌浪打得像保龄球那样滚来滚去。
即使是小浪冲上海滩消散,也放出大量的能。防波堤上的测力计显示,波浪往往以每平方英尺50吨(每平方英寸差不多100磅)的压力向障碍物猛击。有时波涛疯狂施威。俄勒冈海岸曾受到8级风的袭击,波涛掀起一块重135磅的石头,把它抛到空中,落在海拔100英尺的提拉术克灯塔守望人住宅的房顶上,击穿一个直径20英尺的大洞。在苏格兰维克地方,波浪从防波堤把重达2600吨的坚实混凝土块冲走。
海边形成强力回卷的机会通常并不太大。泡沫进溅的破碎波看似一条白水冲上沙滩,其实流上沙滩的水并没有多少。等到这点水追着拍岸浪退回时,又给第二个浪打回沙滩。换句话说,回卷并不能把人冲出海去;最坏也不过是强大的回卷力把人冲倒,使他躺卧在拍岸浪边缘的海水上。
曾有泳者陷身在回卷里,因无法游回岸边而溺毙。这些确有真凭实据的报道又该怎样解释?有时波浪在海滩外面造成一道沙堤,把回卷回流的海水困在这条长沟里。这里的水随后会向旁游,遇到沙堤上的缺口就流返大海去。在缺口流出大海的水,事实上形成了一股强大的海流,叫做“裂流”。这股裂流一旦冲过破波浪,就会流人海消失。裂流和回卷不同,主要区别是裂流很窄,大约只有10~20英尺宽。泳者只要与沙滩平行地游一短程,然后跟着拍岸浪回来就可以躲开裂流。
所以,躺在夏日沙滩上倾听拍岸涛声时,切记不可轻视波浪的威力。不错,平稳时的波浪可以是最好伴侣。如果怒涛汹涌时,在波浪中乱闯,随时可能有50吨重的海水以泰山压顶之势打下来。
海水为什么是咸的
当我们在海里游泳的时候,如果不小心喝了口海水,就会发现它的味道既咸又苦,同人们平常饮用的自来水、井水和河水的味道完全不一样。
那么,海水为什么是成的呢?
这是因为海水里溶解了多种盐类。我们可以做一个试验:盛一盆海水,再盛一盆自来水,把它们放在阳光下晒干,就会发现,自来水晒干后,盆底什么也没留下;但海水晒干后,在盆底却留下了白花花的一层,那就是盐。
海水中究竟含有多少盐呢?据试验,平均每千克海水中约含有35克盐。其中最主要的是氯化钠,即通常所说的食盐,正是因为有大量氯化钠存在,所以海水才有咸味。其次氯化镁、硫酸钙、硫酸镁、溴化镁和硫酸钾等,它们的存在使海水有了苦味。
那么,海里的盐又是来自哪里呢?对于这个问题,现在科学家们还没有达成一致的意见,主要有两种说法:
一种说法认为,最初的海水就是成的。提出这种说法的科学家经过长期观测海水中盐分的变化,发现随着时间的变化,海水中的盐分并不是增加的。但在地球发展的各个时期中,海水中盐分的数量和成分都是不同的。为什么会产生这种变化呢?人们至今还找不到原因。
另一种说法认为,最初海水中所含的盐分很少,甚至是淡水。而现在的海水中含有很多盐,是因为陆地上岩石、土壤中的盐分受到雨水的浸洗溶解,流入河流,最终流入海洋,经过天长日久的水分蒸发,盐分逐渐积累起来。根据一些观测结果,现在每年经江河流人海洋中的盐分有39亿吨。
可是,人们在古巴东北部不远的大西洋里,却发现了一片直径约30米的淡水区域,来往的船只还常到这里补充淡水呢。这是怎么回事?原来这里的海底有一个巨大的泉眼,泉水从地层下面能透水的岩层滔滔涌出,每秒钟涌出的水量达到40立方米,咸水被它排开,形成了一个淡水区域。
但是,这些条件并不是随便什么地方都能恰好具备的,海中有淡水的奇迹终究是罕见的现象。
为什么说海洋是气候的调节器
地球上气候变化的原因非常复杂,最基本、最主要的是大气的受热状况和大气中所含水汽的多少。某地大气热量增多了,人们就会感到热;热量减少了,就会感到冷。同样,某地大气中水汽多了,就潮湿;水汽少了,则干燥。
大气中的热量来自哪里?人们常说,地球上的热量来自太阳。从根本上来说这是对的。但它必须要经过海洋这个“转运站”才能影响气温。因为太阳光辐射是短渡辐射,当它通过大气时,大气直接吸收的只有很少一部分,大部分射到地球表面,使地球表面增温。温度增加了以后,地球表面会不断向外发出辐射,这种辐射不发光,只发热,属长波辐射,也称热辐射。大气正好“喜欢”热辐射,容易吸收这种热量,以提高自己的温度。