北極死水驚魂

北極遇險(xiǎn)

1893年的一天，“弗拉姆”號考察船正穿行在北冰洋巨大的白色冰山之中，由于沒有風(fēng)，四周一片寂靜，只有當(dāng)船只駛過平滑的海面才泛起道道漣漪。挪威探險(xiǎn)家弗里德約夫·南森是這艘船的主人，他正準(zhǔn)備向北極點(diǎn)接近，尋找傳說中的“北極陸地”。突然，考察船似乎遇到了阻礙，速度明顯慢了下來。船員們并沒有偷懶，船也沒有撞上冰山或海面浮冰，也沒有遭遇到逆風(fēng)，船就這樣神秘地減速。

接下來，南森還發(fā)現(xiàn)他的船似乎被一種神秘的力量控制了，這種力量有時(shí)讓船無法轉(zhuǎn)向，有時(shí)會讓船自動拐彎，在海面上劃出一個(gè)大圓圈回到起點(diǎn)。在神秘力量的干擾下，考察船的航行速度比正常速度慢了1/4。許多船員對此感到非?？謶?，以為他們的航行驚動了北極地區(qū)神秘的水怪。好在這種力量似乎并不想讓考察隊(duì)永遠(yuǎn)地留在冰冷的海面，考察船還是能夠克服神秘力量緩慢前行。過了一陣，當(dāng)逃離那片古怪的水域后，船只的航行速度又正常了。

那種神秘的力量不止一次地干擾南森的考察船，有時(shí)在這片水域，有時(shí)在那片水域。南森既是一位科學(xué)家，還是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的北極探險(xiǎn)家，他和別人一道探索北極，證明北極并不存在像南極那樣的巨大陸地；他還在生物神經(jīng)系統(tǒng)領(lǐng)域頗有研究。此外，當(dāng)時(shí)世界主要國家組成了一個(gè)稱作“國際聯(lián)盟”的組織，類似今天的聯(lián)合國，處理國際事物。南森因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)國際聯(lián)盟中的優(yōu)秀貢獻(xiàn)，被授予了諾貝爾和平獎。就是這樣一位學(xué)識淵博的科學(xué)家、社會活動家，也難以解釋自己遇到的這個(gè)北極怪現(xiàn)象，于是他給這種現(xiàn)象起了一個(gè)名字，叫做“死水效應(yīng)”。

死水不死

為什么北極地區(qū)會出現(xiàn)死水效應(yīng)？調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)并沒有大型的水生動物，不存在什么“水怪”。所以，死水效應(yīng)的解釋可能還要從海水入手。

南森發(fā)現(xiàn)這種效應(yīng)后，一些物理學(xué)家認(rèn)為，死水現(xiàn)象也許與海水的鹽度、密度有關(guān)。海水是咸的，密度也比淡水大。而冰川水其實(shí)是淡水，當(dāng)北極地區(qū)的冰山融化時(shí)，產(chǎn)生的淡水的密度比海水低，如果環(huán)境安靜無干擾，淡水會浮于海水之上，在一定時(shí)間內(nèi)形成淡水水層。整個(gè)海水從海面到水底，也許會出現(xiàn)2、3層鹽度、密度不同的水層。

如果船只突然碰到了密度很大的水體，行駛速度自然也就會慢下來。這個(gè)解釋有一定道理，但是卻無法解釋為什么有時(shí)候船舵會不聽使喚以及船只打轉(zhuǎn)的情況。

最近，法國科學(xué)家試圖在水槽中制造出死水效應(yīng)，并揭示死水效應(yīng)的奧秘。他們在水槽中制造了鹽度、密度不同的水層，不同水層染上不同的顏色，并把電動玩具船放入水槽做實(shí)驗(yàn)。水槽中的水面十分平靜，但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，水下卻并不平靜，在兩個(gè)水層的交界面上，會出現(xiàn)微微的波浪。而當(dāng)玩具船在水面行駛并搖晃時(shí)，深層的水體被攪動了，一部分水被吸引到了淺層，填充玩具船產(chǎn)生的漩渦。隨著船只向前行駛，這種水體的振蕩越來越劇烈，交界面處的波浪也越來越大，甚至大到影響了船只正常行駛的程度。而此時(shí)，水面其實(shí)還很平靜，可是波浪卻在船下面產(chǎn)生了一個(gè)低壓區(qū)，船到了這個(gè)低壓區(qū)前行就比較困難了。法國科學(xué)家終于成功地在水槽中制造了死水效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)這是由于水層的界面波造成的。

界面坡?lián)v鬼

我們知道，當(dāng)風(fēng)吹過水面時(shí)，水體會泛起波浪，從廣義上理解，波浪就是一種界面波，界面之上是空氣，之下是水，而波沿著界面?zhèn)鞑?，并有一定的振幅，出現(xiàn)波峰和波谷。其實(shí)，在水體中也會出現(xiàn)多個(gè)水層，它們之間存在著界面。

在北極水域，由于光照變化，露出水面的冰山融化速度時(shí)快時(shí)慢，于是固態(tài)的水變成液態(tài)水并流入海水的量也就時(shí)多時(shí)少。海水的平均鹽度是0．35％，密度比淡水要大。因此當(dāng)大量的冰融化后，一時(shí)之間不會與海水混合，往往會在海水表面形成一個(gè)鹽度很低的淡水層，和高鹽度的海水之間形成了一個(gè)水面下的界面?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，有時(shí)水面下甚至不止出現(xiàn)一個(gè)界面，而是有數(shù)個(gè)界面。這些界面上同樣會出現(xiàn)界面波。當(dāng)水層界面波的振幅很大時(shí)，即使水面上似乎很寧靜，但界面波也足以干擾船只的航行。

水層界面波的發(fā)現(xiàn)對科學(xué)家真正理解海洋很有幫助。比如一些在平靜的海水中游泳的人會突然出現(xiàn)難以劃動的意外，這其實(shí)就是死水效應(yīng)造成的。此外，進(jìn)入海洋的污染物是如何在海洋中擴(kuò)散的?這是科學(xué)家希望了解的課題。而界面波的發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家知道了海水中的一種新的動力，對他們的研究將很有幫助。

揭開了死水效應(yīng)的奧秘，死水也就沒什么可怕的了。

（據(jù)《科學(xué)之謎》）