從物理規(guī)律看野外玩水的安全性

七君

大名鼎鼎的離岸流

湖邊也會出現(xiàn)離岸流

每年暑假都有小朋友在野外嬉水不小心死亡的消息，令人痛心。在野外游泳時(shí)，一些看起來安全的地方實(shí)際上非常危險(xiǎn)，許多成年人甚至都不清楚。今天我們就來盤點(diǎn)一些貌似安全，實(shí)則殺人于無形的地形和水流。

第一個(gè)要介紹的就是大名鼎鼎的離岸流了。離岸流是海岸營救的主要原因，約占出警次數(shù)的80%，每年美國有數(shù)十人因?yàn)殡x岸流溺斃。拍向海灘的海水不會死在沙灘上，最終還是要回歸大海，它們回歸海洋的一個(gè)途徑就是離岸流。

離岸流就像下課后涌出教室的小學(xué)生，勢不可當(dāng)：雖然離岸流的寬度一般只有幾米，深度常在成年人腰部附近，但它是一種強(qiáng)力的水流，流速非?？?，離岸流的速度可達(dá)每秒2.4米，超過普通人的游速，這是它致命的一大因素。

美國國家氣象局（NWS）表示，想要離開離岸流的話，游泳者切記不要試圖掙脫，而要先假裝順從它。當(dāng)你放棄抵抗，順著離岸流漂到一定遠(yuǎn)處后，離岸流就會匯入大海而消散，這時(shí)你再從邊上游回來。你也不用擔(dān)心離岸流會把你拉到水底，因?yàn)樗堋澳w淺”。

要提醒的是，許多人會有一種誤解，那就是離岸流只出現(xiàn)在海邊，實(shí)際上大湖里也會出現(xiàn)離岸流。

比如，美國五大湖地區(qū)就有各種危險(xiǎn)的水流，其中就包括離岸流。美國國家氣象局表示，在五大湖地區(qū)，離岸流是游客溺水的主要原因。在2002—2012年之間，五大湖地區(qū)發(fā)生了413起水流引發(fā)的事故，其中離岸流共造成120人死亡，占29%。

當(dāng)然了，判斷什么地方會出現(xiàn)離岸流非常重要。當(dāng)岸邊的沙洲出現(xiàn)了一個(gè)豁口時(shí)，此處往往就會產(chǎn)生離岸流，因?yàn)樗鲝倪@里能更方便地回家。在海岸邊，離岸流的典型特征就是沙漏形態(tài)。此外，離岸流看起來和附近的水面不太一樣，有時(shí)甚至看起來很清澈平靜，讓人有下去洗腳踩踏的欲望，但這也是它的危險(xiǎn)之處。另外有一個(gè)方法可以幫你更好地識別離岸流，那就是佩戴偏振太陽眼鏡，它可以消除水面反光，幫你分辨“妖艷”的離岸流在哪里。最后就是要關(guān)注政府在岸邊的警示信息。

2017年，我國自然資源部海洋減災(zāi)中心開展了首次濱海旅游區(qū)離岸流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)排查，發(fā)現(xiàn)我國大量濱海休閑海灘存在淺灘沙壩和離岸流現(xiàn)象。而根據(jù)2018年自然資源部海洋減災(zāi)中心的研究，我國淺海海灘的離岸流尺寸和美國、澳大利亞等深海岸線捕捉到的離岸流相當(dāng)。因此近年來，我國濱海地區(qū)也開始開展針對離岸流的科普和防范工作。大家在海邊玩水時(shí)，切記先看公告牌。

自然資源部海洋減災(zāi)中心的離岸流科普海報(bào)

危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)流

結(jié)構(gòu)流

除了離岸流，還有許多恐怖的水流常出現(xiàn)在你認(rèn)為很安全的地方。這第二種水流叫作結(jié)構(gòu)流，一般發(fā)生在岸邊建筑物，還有峽角附近。許多人覺得在岸邊的巖石、防波堤附近玩水更有安全感、更容易得救，那真是大錯特錯了。

這是因?yàn)?，和離岸流類似，想回家的水流也喜歡沿著海岸邊的凸起物回歸。美國國家公園管理局提示，在防波堤和碼頭附近容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)流，它們沿著和建筑物平行的方向流向大海。和離岸流一樣，結(jié)構(gòu)流也很難掙脫，這就是救生員會讓大家不要在防波堤附近游泳的原因。

這里順便插播一下，水中的障礙物附近到處都是坑。實(shí)際上這也是流體力學(xué)的考點(diǎn)：當(dāng)水流或氣體遇到障礙物時(shí)，障礙物后方會產(chǎn)生一連串漩渦，它們叫卡門渦流。而這些漩渦通常分成不同的形態(tài)，越靠近障礙物，比如石頭附近的漩渦越危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈儠璧K生物游出。

在救援時(shí)，這些調(diào)皮的漩渦還會給救援者造成困擾，讓救援者難以判斷自己是在石頭上游還是下游。在所有的水中石頭里，有一類下方懸空的石頭，其恐怖程度達(dá)到了頂點(diǎn)，這種懸浮的障礙物常被叫作Undercut rocks，我們暫且叫它“下旋石”吧。

賓夕法尼亞州約克加尼河里著名的下旋石 Dimple Rock

下旋石的恐怖之處在于，漩渦在它們的下方而不是后方。玩水的人誤入的話，就會變成鹵煮肉片，在這個(gè)自洽的冷水火鍋里不斷翻滾且滾不出去。賓夕法尼亞州的約克加尼河里就有一塊著名的下旋石叫作 Dimple Rock，這塊石頭已經(jīng)要了至少9人的命。所以大家沒事兒不要靠近水里的石頭，以及任何硬邦邦、濕漉漉的東西。

水中石頭后面的渦旋形態(tài)，1所指的渦旋非常危險(xiǎn)

警惕海峽流和沿岸流

與岸平行，與沙洲垂直的海峽流

第三種危險(xiǎn)的水流叫作海峽流，它也會出現(xiàn)在意想不到的地方。如果你看到有一條沙洲連接著此岸和彼岸，可能會覺得這條沙洲和安全繩一樣，能保護(hù)你。你要這么想可能會賠上性命。

如果你沿著沙洲游到對岸，就可能會遭遇海峽流，你會感覺自己被一條和岸平行的河流帶到遠(yuǎn)處，怎么也游不到對岸，因?yàn)楹{流一般位于灘涂和對岸之間，和岸是平行的。海峽流是流體力學(xué)中的伯努利原理引起的：液體在通過狹窄的通道時(shí)，流速會增加，這就是海峽流的物理原理。被海峽流卷入的話，游泳的人要盡快游回岸邊，而不應(yīng)該再靠近沙洲。

最后再提一個(gè)沒上面那幾個(gè)危險(xiǎn)，但許多人不知道的經(jīng)典水流——沿岸流。據(jù)美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）介紹，當(dāng)浪拍到岸上時(shí)，想要回歸大海或大湖的浪會產(chǎn)生一股和岸邊平行的水流，這就是沿岸流。海岸線越陡峭，浪速越大，沿岸流的速度越快。雖然沿岸流不會直接把你帶到遠(yuǎn)海，但它卻能讓你不知不覺地遠(yuǎn)離初始坐標(biāo)，越漂越遠(yuǎn)，甚至漂到危險(xiǎn)的離岸流處。在海邊游泳過的人應(yīng)該都有過這個(gè)體驗(yàn)。

除了對游客不利以外，沿岸流對岸邊建筑物有長期的破壞力，因?yàn)檠匕读鲿ё甙哆叺哪嗌常治g海岸線，造成沿岸沉積物流的現(xiàn)象。

總而言之，由于不同水體上下部的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的參差，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的游泳高手也難免被多變的湖泊或海洋吞噬，在野外游泳前，除了學(xué)好體育還要先學(xué)好物理。

（本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自“把科學(xué)帶回家”公眾號，有刪節(jié)）