水下魔鬼——内波

作者: 于丽萍

40年前,一艘名叫“长尾鲨”号的美国核潜艇,在距马萨诸塞州沿岸350千米处失事,艇上129人无一生还。谁是制造这场灾难的元凶呢?

它就是被人们称做“水下魔鬼”的内波!

凡见过海上风暴的人,一定不会忘记那凶猛的波涛、滔天的巨浪,但隐匿在海水田内部的狂涛巨浪就鲜为人知了,因为它是看不见的波浪——内波。内波比海面的波浪要大得多,一二十米高的内波根本不算什么,超过100米也不称奇,在菲律宾的苏禄海就测到过超过90米高的内波,在比斯开湾深层海水中还发现过振幅达到200米的内波。

那么,内波是怎样产生的呢?

我们知道,在海洋表面发生的波浪,它的波动最大值是在海面,并且随海水深度的增加而减小。海面上的波浪,实际上就是出现在空气和海水这两层不同密度的流体分界面上的波动。在密度均匀的海水中只能存在这样的波浪。当海水密度上下分布不均匀时,尤其是在海水出现上轻下重两层时,在外力作用下,两层海水的分界面上就会出现波动现象,于是就产生了内波。

在海洋中,由于海水的密度分布总是不均匀的,大洋里的内波便成为了很普遍的现象。这可以用阿基米德原理来解释:在水里拾起一块石头,比把同一块石头由海面抬到空气中,用力要小得多,这是因为空气的密度比海水的密度小得多。上轻下重的两层海水中,尽管密度有很大差别,但这种差别远不能和空气与海水的密度差别相比,因而,同样的力,可以使海水内部产生比海面大得多的波动。

海洋内波不像表面海波那样,奔腾有声,流动有形,它隐匿在海洋内部,暗中兴风作浪,危害更大。所谓有波必有流,内波流更怪异。当海水密度上下分布不均匀时,海水出现上轻下重两层,在这两层海水的分界面上常常形成两支流向正相反的、流径速度高达1.5米/秒以上的内波流,犹如剪刀一般,破坏力极大。加拿大戴维斯海峡深水区的一座石油钻探平台,就曾被内波袭击而不得不中断作业。美国“长尾鲨”号核潜艇被强大的内波拽下海底,终因承受不了超过极限的压力而支离破碎。航行中的潜艇有时会颠簸晃动起来,而海面却风平浪静,那么十有八九是遇上“水下魔鬼”了。