海浪威力究竟有多大
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。那么海浪的威力到底有多大呢?
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?危险性又如何?
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在大陆的边缘岸上消散。
谜题之一:海浪产生之谜
首先要问波浪是什么?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。先见漂木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,借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。
请注意“越来越深”这句话。这风吹起的涌浪吸收了风的能,其中一半是在海面之下。在浅水的沿岸海底潜水的人,见得到这种能的力量: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”曾把一磅重的石块,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。然而使海员害怕的则是波浪的上半部,即波峰部分所传送的能。
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。
1966年,“米开朗琪罗”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30英尺乘60英尺的大洞,冲歪了轮船内部几块舱壁的钢板,还死了3个人。
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。
谜题之二:波浪能量之谜
据可靠的记录,最大的波浪是1933年美国海军油船“拉玛波”号在太平洋上遭受台风袭击时所遇到的。一连7天,强烈的大风暴在浩瀚无边的海洋上朝着一个方向猛吹,翻起滔天巨浪。根据慎重纪实的宣誓书和船上官员的计算,一连串巨浪排山倒海而来,一个比一个高,从80到90,到100,直到107英尺。最后看到的一个,从波谷到波峰足足有112英尺高。据目击者说:看了定会令人感到惊奇,因为我们可以想象得到,许多更大的风暴所造成的巨浪一定更大,只是没有人看见,也没有人记录下来而已。
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英尺的波浪,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35~140英尺,世界各地最高的波浪也不过如此。
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,就成了徐徐荡漾的涌浪,横过大海,向遥远的海岸涌去。此时的波浪也和涌浪一样,可把风暴产生的能传送半个地球那么远。
这个事实已由第二次世界大战以后的研究证明无误。举例来说:1949年,在北大西洋波涛汹涌的一段时间内,英国的研究人员分析了打到康瓦尔郡海岸的一连串波浪,认为那些波浪一定是4天前在3000英里以外北美海面某处的风暴产生的。他们翻查天气图,在当时当地佛罗里达州海上果然有过一个飓风。今天,太平洋的自记测波仪常常录得,推动加州滑浪人御浪滑行的力量,也许是几天前在澳洲海外形成的疾风加在海中的能。
我们观察波浪在深海水中移动的情形,就可以估计波浪移动的速度。计算波浪时,只要计算出两个波峰向前移动时相隔多少秒钟,然后用35乘这个秒数就行了。例如:两个波峰相隔10秒钟到达,那么时速就是350英里。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。俄勒冈海岸受到12月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英尺的提拉木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,波浪从防波堤把重达2600吨的坚实混凝土块冲走。
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。在深海中移动的涌浪,底部能向下伸到该涌浪波长一半的深处,即是说波长300英尺的涌浪能碰到150英尺深处的海底。
站在岬角上观海的人,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。原因就是如此。
波涛汹涌并不一定是风暴来临的预兆。因为风暴掀起的波浪移动得比风暴中心快,如果风暴和波浪都朝同一方面移动,波浪的确会首先到达海岸,向居民报信。不过,风暴有时朝另外一个方向走。例如:大西洋的飓风常常把巨浪送往北美海岸,而本身却出海去了。
一般人相信,第三个(一说第九个,一说第十二个)波浪一定最大。这个说法并无实据。然而,波浪大小可随波型而改变。极有规律的阵波,以不同速度冲上同一海滩,几个波峰结合成一个大浪,接着步调渐乱,直到一个的波峰正好与另一个的波谷互相抵消后,波浪才又渐渐结合起来。站在海滩上观浪的人,往往能看出拍岸浪起伏的循环。
海边形成强力回卷的机会,通常并不太大。泡沫迸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。等到这点水迫着拍岸浪退回时,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”。这股裂流一旦冲破波浪,就会流入大海消失无迹。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。
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