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水的压缩与喷发

时间:2023-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:列奥纳多·达·芬奇在水利研究中的一个重要课题是,水流如何获得与其流速相匹配的力。如果把达·芬奇手稿当中“被加热的水”换成“岩浆”,则两者之间的叙述毫无二致。达·芬奇还明确地界定,当第一次出口的冲击力减弱,则出口自动关闭,重新积蓄力量,等待着再次爆发。在每6个小时水位降低的地方,随后的6个小时内又会突然出现喷涌。

大英图书馆说明

列奥纳多·达·芬奇在水利研究中的一个重要课题是,水流如何获得与其流速相匹配的力。这里讨论的包括一个水压试验。在本页的边上图例中,他所画的一个容器和现在使用的咖啡机比较相似,基本上是咖啡机的雏形。尽管他没有提到加热或火,但他对这个容器的描述听起来出奇地像现代的浓缩咖啡机。

“把水从容器中导出的管子口,与容器中真空的那部分存在着某种比例关系,也就是说,管子里的水的重量即从容器中导出的水的重量,与施压于容器的那股重力存在着某种比例关系……当水的表面受到施压,水在横向上会产生不小的力量,而且水的重量也会产生压力,而正是这部分压力将一定数量的水从容器里逼了出来。”

他继续讨论如何测量水压,谈到酒桶中酒的储存,理论上推测出桶底部周围的水压比桶顶部周围的水压要大很多:“这部分水对容器底部管口所形成的压力就不仅仅是重力了,它要大于此时水面之水的重力之力。而且存在于不同深度的水,获得的力也各不相同,这一点,可以通过酒桶实验观察到。”

在最后定稿的时候,他向读者直接提出警告:“在你打算动手做试验论证这一观点之前,请确保你能把相关的示例和证据搞清楚、说明白。”

列奥纳多·达·芬奇举了个压力测试的例子:“球内充满空气,空气对球面各部分发出均匀的力,尽管从数学上说,应该是底部比表面重,因为‘在没有被压缩的空气中,压缩过的空气相对具有重力,而且底部支撑点比上部支撑点所受的压力大’。”

然后,他揭示了一个生动的对比,用自然界的喷水孔或喷泉同人造的火枪或迫击炮对比:“地球内部的水因热量增加而不断蒸发,体积也不断增大,水最终会从地球内部被逼出来。这和火枪中引燃的炸药类似,在地球稍微脆弱的地方将地球撕裂开来。因为受到地球重力的限制,第一次冲击力的影响会突然喷发,然后喘喘停停、断断续续。当一个出口的冲击力减弱,引力作用占据优势后,便将出口关闭。因此,蒸汽压力又不断积蓄,最终会再一次导致地球突然爆裂。”

解释火山爆发

在没有任何现代工具的帮助下,仅仅凭借着对于这种自然现象的观察,以及缜密的推理,达·芬奇几乎完全打开了厚厚的地壳的遮掩,解释了火山爆发的原理。

“地球内部的水因热量增加而不断蒸发,体积也不断增大,水最终会从地球内部被逼出来。这和火枪中引燃的炸药类似,在地球稍微脆弱的地方将地球撕裂开来。因为受到地球重力的限制,第一次冲击力的影响会突然喷发,然后喘喘停停、断断续续。当一个出口的冲击力减弱,引力作用占据优势后,便将出口关闭。因此,蒸汽压力又不断积蓄,最终会再一次导致地球突然爆裂。”

这是达·芬奇的手稿记载,而现代地质学对于火山喷发的定义则是:

“火山喷发是一种奇特的地质现象,是地壳运动的一种表现形式,也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示,是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表的释放。由于岩浆中含大量挥发分,加之上覆岩层的围压,使这些挥发分溶解在岩浆中无法溢出。当岩浆上升靠近地表时,压力减小,挥发分被急剧释放出来,于是形成火山喷发。”

如果把达·芬奇手稿当中“被加热的水”换成“岩浆”,则两者之间的叙述毫无二致。达·芬奇还明确地界定,当第一次出口的冲击力减弱,则出口自动关闭,重新积蓄力量,等待着再次爆发。这个界定实际上就是对“突发式火山”和“休眠火山(间歇性火山)”的定义。

达·芬奇一直关心着地球的命运,对于地球上的洪水、地震、火山以及瘟疫等灾难进行研究,为这些巨大的力量耗费心血。这也或许就是为什么后世人认为达·芬奇预言了世界末日的缘起,就是后世人一直希望揭开的“达·芬奇密码”。

二十七项案例

  如果不考虑在大海、群岛或海滩的岩石中出现的涓涓细流,在夏季,许多地方位于两层土壤之间的地表暗流流水会减少或消失。很多地方的暗流距离大海很远,夏天的时候水流流量增大,冬天的时候水流流量减少。这是因为,这些暗流接近雪山,夏季冰雪消融,水流流量增大;而有些暗流从来不会增大或减少,和人体动脉一样平稳;有些暗流会因为地震或其他不可预见的原因导致水流量突然激增或骤然减少。

这种情况在萨瓦的一座山中出现过,树木突然下沉,留下很深的裂纹。距离那儿约4英里之外的山坡处表面崩裂,突然冒出滔滔洪水,横扫整个峡谷,淹没峡谷中所有的田园房屋,洪水所到之处,一片狼藉。很多暗流突然消失,这一现象的发生是因为暗流的水道被截断或者阻塞,从而会在地球内部形成一个下陷的大穴洞。

有些暗流会突然涌现,然后不再消失。这种情况的发生是因为河流在山中经过长途跋涉,逐渐将山土冲蚀,在经过的地方,突然破开,这才重见天日。前面提过,也可能是溶洞突然塌陷,堵塞河道,河水在洞中被迫上涨,达到岩石缝隙的水位高度,然后另辟蹊径,形成新的河流。

很多咸水暗流在距离大海特别远的地方出现,这可能是因为暗流穿过某些盐矿,例如匈牙利境内的盐矿,像一个巨大的采石场,大块大块的盐被开采出来。在很多被盐水围绕的石头中或盐块中发现有充满淡水的暗流。有些地方的暗流会出现6个小时,然后再消失6个小时。我在科莫湖亲眼看到过一条名为普林尼泉的暗流,泉水时隐时现,以至于流过的地方,供养着好几个磨坊。暗流流下的时候,落差特别大,流水好像掉入深井中一般。

大海中有很多地方,海水不会随着潮起潮落而有所升降。也有很多地方,每6个小时海水就会降低18~20布拉乔奥。很多地方有漩涡或涡流,或者快速旋转的水流,经常会突然将上面通过的船只吞噬。在每6个小时水位降低的地方,随后的6个小时内又会突然出现喷涌。

海水从散乱分布在海底的盐矿中提取淡水,淡水必然会融入海水内。在大海的底部确实有淡水存在。对这一点我个人比较确定。地球内部散散乱乱、相互交织的暗流均在大海底部交汇。

从暗流中流出的水最终会回归到大海。为什么大海和河流中的水流会层层叠叠?这些水流如何生成,如何消失?水流的方向和动力从哪里来?到哪里去?为什么水浪会持续不断,跳来跳去,并衍生出更多的水浪?

即使在相同的风力吹动下,海浪和河水的水浪也是时大时小。浪头上落下的水浪也是一个地方比另一个地方大。在一片海域海浪和暴风很强烈,而另一片海域却显得平静安宁。从海岸拍回深海海水的反射运动速度虽然很慢,但是却很湍急。海浪以自身的力量堆砌出岸边的沙堆。

为什么海浪形成的沙堆无法拥有像大海搬迁的土堆那样的厚度?为什么沙堆后的海岸光秃秃一片,面朝着大海?

在同一片海域,在同样的风力下,暴风雨为什么会千差万别?这是因为大山中有峡谷的缘故。风穿过峡谷,冲向大海,风力增大。附近没有高山的海滨,暴风雨就不会那么猛烈,风力也不会那么大。为什么同样的风力,同样大小的海浪,在拍打的过程中,形成大小不同的浪花,掀起高度不同的浪潮,这些浪潮在一个地方比另一个地方更强烈、更迅猛?

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