正文 第5章 海洋風貌(4)(2 / 3)

當這巨浪衝上海岸時,就會泛濫成災,給人民的生命財產造成極大的威脅。又由於海嘯往往出現得非常突然,情景十分可怕,因此所造成的災害也異常巨大。

翻滾的海浪

每個人大概都見過這樣的現象:一張紙或船在水中漂浮時,它們是隨著波浪上下起伏的,波形在水表麵水平運動,而紙張或船雖仍然上下起伏但並沒有做水平方向的運動。它一會兒被舉到波浪尖上,一會兒又落人兩個波浪的凹處。海浪的形狀幾乎是差不多的,一凹一凸起伏不斷,凹下的低處就是波穀,那凸起的波浪尖稱為波峰,波峰和其相鄰波穀之間的距離即波浪的高度稱波高。兩個波峰間的距離就是波浪的長度一波長,波形的傳播速度叫波速,即波速=波長/周期。兩個相鄰的波峰先後出現的時間間隔就是波浪的周期。

那麼,波浪是如何形成的呢?

民間流傳著“無風不起浪,有風高三丈”的俗話,道出了風浪產生的條件和原因。

風吹在海麵上,借助與海麵的摩擦作用,把能量傳遞給海水,從而形成層層波浪。風力越強,風吹的時間越久,波浪獲取的能量就越多,浪越大;風吹的範圍越大,水麵上的浪區越大。海水是由無數的水質點集合起來的。在靜止狀態時,每個水質點都在自己的平衡位置上,而在風的作用下,水質點不斷獲得能量,使得波高、波長增長,使水質點失去平衡。而它們又迫不及待地要回到原來的位置上,但不可能立即回去,這樣就造成它們各自繞著自己的平衡位置打轉。當波浪不再接受風的能量,外力消失,那麼水質點就會回到平衡位置,靜止下來。

在海洋裏,水麵船隻往往顛簸動蕩,而在海洋深處的潛水艇卻平安無事,這是怎麼回事呢?原來,越向深處水質點受到風的影響越小。波浪隨著深度的增加越來越小,直到停止為止。一個波咼為10米,波長為200米的波浪,在200米的深處,它的振幅減小到10毫米,也就是說海麵上的這樣大的巨浪,到200米的深處隻不過引起兩厘米的波動而已。不僅水質點的振幅變小,它們的速度也減慢了。所以盡管海麵上巨浪滔天,在不太深的海裏卻勝似閑庭,風平浪靜,潛水艇穩如泰山。

我們講到的海浪包括風浪、湧浪及近岸波。上麵我們介紹的就是風浪,那麼當風浪離開風區時是不是就靜止下來呢?航海家在海上常會遇到這樣的情況:明明是風和日麗,海麵上卻巨浪如山。原來海麵並不隨著風的轉向(或停止)而立即安靜下來,卻持續波動一個相應長的時期,它們向鄰近的海域傳播出去。但是這時的波動和在風咆哮時卻大不相同,波麵上比較平緩,波峰要圓滑得多,波長也顯然長得多,以周期和波高都相同的列波開始運動,特別是當它們向鄰近的海域傳播出去的時候,波長變得越來越長,傳播速度越來越快,波高也越來越低矮了,這種由風區傳人無風區的海浪,以及風停止或轉向之後,脫離風的作用而繼續朝著原有的方向傳播的波浪就是湧浪。

當風浪或湧浪從大洋傳到近岸淺海地區時,受到海岸地形的約束,隻好改變自己的方向。當我們站在海邊眺望層層波浪時,總看到它們有著幾乎和海岸平行的長隊向岸邊湧來。這是因為波浪在深水處傳播的速度比在淺水裏快,水越淺,它們的下部受到海底的摩擦力越大,行動就慢了。當波峰線的一端先進人較淺的地方時,行動就遲緩了些,同時,在較深的那一端行動仍較快,一快一慢,兩者在等深線附近速度趨於相近,而近岸的等深線又大都和海岸平行,所以人們就會看到一排排大致與海岸平行的波浪滾向岸邊,退潮時也會在海灘上留下和海岸平行的沙紋。

波浪來到岸邊會發生各種不同的情況。如果是陡峭的岩岸,它們就撲上去衝擊;如果是斜斜的沙礫或泥質的海岸,它們在坡度較大時形成卷波,坡度小時就形成崩波。不管是什麼波,由於長年累月地衝上來,滾下去,都會使海岸或被衝擊、侵蝕,或被堆積。你看那些七零八落的巨大的石塊就是岸邊的花崗石長期被波浪衝擊的結果;那海邊光滑的礫石,又是岩山的化身;粉狀的沙子,又是礫石的未來呢!海岸在波浪的作用下晝夜不停地被破壞著,又被塑造著。

當前進的波浪碰到陡峭的岩岸或長長的海堤或其他建築時,除了向前衝擊外,還被反射回來。反射回來的波就重疊在前進的波浪上,使波形隻在原地上下波動,既不前進也不後退。人們為了把它與前進波區別開,稱它為“駐波”。駐波振動最大的地方叫“波腹”,不振動的地方叫“波節”。波腹處垂直流速最大,波節處水平流速最大。發生駐波的地方海麵會升高,更由於波節處的水平流速大,所以衝刷力量強,因此在海港建築施工設計中就要特別考慮駐波的影響,米取加強基礎等措施。

波浪中蘊藏著巨大的能量。一個拍岸浪對海岸的壓力每平方米可達50噸。在風暴中,巨浪曾把一個1370噸重的水泥塊推移了10米。1894年12月的一天,美國西部太平洋沿岸的哥倫比亞河人海口,發生了一件奇怪的事。