海洋微地震的解釋

一種能在地震儀中接收到的暴發性幹擾,就是海洋微地震。這種暴發性幹擾是由大量周期約為2~10秒的微小的地殼震動波群所組成的。微地震的一個明顯特點是它常常伴隨附近海洋風暴的出現而爆發。它所包含的波動頻率則恰好是它所伴隨的風暴激起的波浪頻率的2倍,這就是所謂的“信頻現象”。此外,人們還觀察到,當風暴由大陸吹向海洋時,這種微地震常能持續很久;反之,當由海洋吹向大陸時,一旦風暴登陸,它就很快減弱以至消失。

至於海洋微地震究竟是怎樣產生的,人們曾作過許多猜測。有人認為這是海浪衝擊海岸的結果,也有人想用波浪起伏施加在海底的壓力發生變化來解釋,但這些說法都不能解釋前麵說的信頻現象。

地球物理學家斯科特、海洋學家邁克和流體力學家朗吉等人,在對微地震進行研究的過程中,經過複雜的計算發現,兩列相同頻率沿幾乎相反方向行進的波浪相撞時確能產生一種向水中各個方向輻射的微弱聲波。它不是通常的駐波,也不隨深度而衰減,而且它的頻率很接近波浪頻率的2倍。計算結果還表明,由於風暴會在廣闊的洋麵上掀起波濤,其中含有許多相反方向的波動成分。由所有這些成分相互作用所產生的合成聲波的能量相當可觀,足以激起微地震。

海溫驟然下降的探尋

科學家們通過對深海沉積物中深水底棲有孔蟲殼的氧同位素分析,發現3800萬年前的始新世末期時海洋底層水溫驟然下降了4~5℃,表層水溫也大幅度下降。

是什麼造成海洋底層水溫驟然下降的?有的科學家認為,這是始新世末期的海退的結果。海水退落導致淺海大陸架露出水麵,這就增加了海水對陽光的反射率,使氣候變冷。氣候變冷又會導致海麵進一步退落,使氣候更加變冷。

不過有人提出:海溫驟降等現象的發生不限於始新世末期。但是,為什麼這一時期海溫的急劇變冷會顯得如此不同尋常?

美國學者肯尼特注意到,澳大利亞曾於5300萬年前與南極洲分裂,至始新世末期,塔斯馬尼亞南麵的南塔斯曼隆起,與南極大陸進一步分開,塔斯馬尼亞海道形成,南印度洋與南太平洋之間第一次出現表層水交流,南印度洋高緯海域的寒冷表層水得以通過塔斯馬尼亞海道注入南極羅斯海域,冷水取代了以往來自北麵的東澳大利亞暖流,從而觸發了南極地區的冰凍。海冰形成,使得冰下剩餘的海水鹽度升高,鹽度較高的冷水勢必向下沉潛,形成寒冷的底層水,致使海水溫度急劇降低。

海水“密度躍層”的探索

1893年6月19日,挪威著名探險家南森率船從奧斯陸港出發向北極方向駛去。8月29日,當船行駛到俄國喀拉海的泰梅爾半島沿岸時,突然走不動了,船被海水“粘”住了。不一會兒,海上刮起了風,“弗雷姆”號風滿帆張又開始移動。

1896年8月15日,南森終於回到了挪威。他請來了海洋學家埃克曼,共同探索船被“粘”的奧秘,終於弄清了其中的道理。

原來,海水的密度各處不同。一般說來,溫度高的海水密度小,而溫度低的海水密度大;鹽度低的海水密度小,而鹽度高的海水密度大。如果一個海域因有兩種密度的海水同時存在,那麼,密度小的海水就會集聚在密度大的海水上麵,使海水成層分布。這上下層之間形成一個屏障,叫“密度躍層”,有的厚達幾米。

一旦上層水的厚度等於船隻的吃水深度時,如果船的航速比較低,船的螺旋槳的攪動就會在“密度躍層”上產生內波(海麵以下的波浪),內波的運動方向同船航行方向相反,內波的阻力就會迅速增加,船速就會減低下來,船就像被海水“粘”住似的寸步難行。

“密度躍層”已不能“粘”住現代艦船,相反,還有一定的軍事價值。在“密度躍層”中,躍層的上下界麵使聲波產生折射,造成聲波隻能在“密度躍層”中向前傳播,於是形成了一條水下“聲道”。利用“密度躍層”中的“聲道”,可以進行遠距離水下通訊。例如在海軍基地裝上水下測聽和通訊係統,遠航的潛艇裝備相應的設備,就可以與基地指揮機關進行通訊聯絡,最大通訊距離可達4000多公裏。

深海潛流形成的推斷

許多科學家推斷,在海麵下幾百米的深處,海水流勢減弱,到了海麵以下幾千米處,海流已不複存在。