为什么上下上肢垂直运动支撑装置就是安全的?

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关于电梯检验相关问题的思考
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关于电梯检验相关问题的思考
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如何让浮子在波浪中作上下垂直运动收藏
这是个波浪发电机原理图,怎么才能让下面的浮子因为波浪而做上下垂直运动
水平方向有约束啊
齿条和浮子之间不要做硬连接,用柔性材料连接,这种柔性材料可以弯曲但不容易压缩。另外,你这个机构效率太低,浮子可以直接驱动永磁体在线圈中运动,省去齿轮啮合的摩擦。
为什么问我这个问题
给浮子做一个轨道之类的东西,不过感觉电机整体效率太低
这个设计费了些心思的。两个棘轮夹住一根齿条,上升和下降分别只有一根轴驱动。棘轮本身损耗不了太多,其实就是自行车飞轮一样的东西。这样做可以把齿条低速地上下往复运动,通过齿轮传动转换成发电机转子的高速转动。如直接用齿条驱动恒磁铁,看似省去传动系统的诸多摩擦损耗,但并不能充分利用波浪的上下起伏能量。
这个不能转吧,
这个棘轮怎么实现单向驱动没看大明白,一个依靠浮力的浮子如何能随波浪上下往复?我觉得你这是方向错误,根本不是收集方法的问题,然而还是毕设……建议换方向吧,这设计不靠谱程度比肩收集人类和动物呼吸热发电
登录百度帐号人类未来回归的海洋
人类未来回归的海洋
海洋探险。浩瀚的海洋,被人们誉为生命的摇篮、资源的宝库。它和人类的生存、发展有着极为密切的关系。从地球上开始出现人类时,人类就将认识未知世界的目光投向大海。一代又一代的航海探险家不畏狂风巨浪,冒着生命危险驾船冲向大海彼岸。有了他们的航海探险,人类才对自己居住的星球有了越来越多的了解,有了越来越正确的认识。许多航海家、探险家在这条认识的无限长河中作出了自己的贡献,郑和、哥伦布、麦哲伦和阿蒙森等人是他们当中杰出的代表。这些航海探险家所表现出来的探索精神、献身精神和科学精神是人类文明宝库中的一份珍贵财富。人类需要这样的精神。人类历史文化的发展和进步,无不依赖于这种精神。在我们生存的世界上,还有许多未知的领域、许多的谜,需要人们去探索、去揭开。因此,人类探险的步伐永远不会停息,人类永远需要这种不屈不挠的探索精神、献身精神和科学院精神。&
人类的未来:回归海洋
&文章来源:《中国海洋报》
如果人类的未来需要向陆地以外迁居,人类将迁居何方?月球?还是火星?还是让我们回到大海吧!因为生命从那里起源,人类也将在那里获得新的发展。据专家预测,21世纪中后期,世界总人口将突破200亿。有限的陆地空间如何满足人类正常生活的需求?建立海洋城市,到海中居住,成了人类新的梦想。海洋城市如何建设?海洋城市应坐落在海上、海中,还是海底呢?海洋建筑学家意见不一:有的设想利用数万根钢铁立柱作为支撑,在100米至200米水深的海面上叠立起"海市蜃楼";有的设想加固小岛,建立海上"岛国";也有人设想把海上城市漂浮在海面上,遇到龙卷风等灾难性的天气时,就封闭起来沉到海底,天气好时再浮出海面,就像潜水艇一样。率先建造海上城市的国家是日本。20多年前,日本就在神户沿海建成一座迄今世界上最大的海上城市,可供2万多人居住,为21世纪海上城市的开发展示了广阔美好的前景。未来的海上城市将是高度发达、高度工业化的新型人类活动社区,海上城市周围将是大片的海底农场和海底油田。海底农场和海底油田将为海上城市提供粮食、农副产品,为海上城市中的工厂提供原材料,给整座城市提供能源。海上城市的水电供应怎样实施自给自足?科学家们说,可采用太阳能、风力、波浪或地底暗流发电、海水温差发电等方式供电;采用海水淡化或净化方式供应淡水。人类未来的矿藏在哪里?海洋丰富的鱼类给人们提供了鲜美的食物,而深海石油和天然气同样也为人类提供了丰富的能源。科学家们发现,在深海的海床上到处散布着无数土豆大小的锰结核,还有相当数量的有色金属,如铁、镍和钴。这些矿物在太平洋里散布的面积巨大。这些锰结核是过去千万年里形成的。而且,海水自身作为新的资源已日益受到人们的瞩目。目前,日本正在探索利用深层海水所具有的"低温""营养丰富"和"洁净"的三大特性来开发深层海水资源。所谓深层海水,通常是指水深200米以下、阳光照不到的海水。深层海水积存了大量的养分,而且有害病原菌极少,具有重要的开发价值。锰结核是什么?所谓锰结核,它在海底的贮量极为丰富,锰结核中的主要成分锰,是一种重要的金属,有着巨大的商业价值。在炼钢、铝合金和现代飞机制造工业中都少不了它,制造一架大型喷气式飞机至少需要1吨锰。目前,锰从近海底矿藏中开采和提炼,成本昂贵,因为锰的化合物在浅海中贮量稀少。锰结核目前之所以还未开采,一方面是因为储量尚未探明,另一方面是因为它们是在深海里。它们通常散布在大洋中的深海底,那里能产生每平方厘米数百公斤的压力,足以使开采设备报废。不过,完成对锰结核的勘探和开采设备的制造只是一个时间问题。专家预测,海底这些储量达几万亿吨的锰和其他有色金属矿藏足够我们采掘一个世纪以上!人类能仿效海洋生物筑巢吗?"珊瑚和蛤蜊既然可以用海水筑巢,那么,人类为什么不能仿效呢?"一位科学家曾经这样说道。他认为,海水中含有丰富的镁、钙、碳等元素,因此人类也能像许多海洋生物一样,利用海水制造石灰石,再用石灰石制造房屋。此外,材料学家借助高倍显微镜,发现鲍坚硬的外壳像精心堆砌的"砖墙"。从海水中吸取的碳化钙晶体就能起到这种"砖墙"的作用,虽然这种外壳的化学成分很简单,但是它却与最先进的人造陶瓷一样坚硬,而不像普通陶瓷那样发脆易碎。人们还发现,陶瓷在被破坏时会出现裂纹,而鲍壳中的碳化钙会在有机蛋白质层上滑动,因而鲍壳不会出现严重损伤,这表明鲍壳具有变形的性能,从这一点看,它又像金属材料。如果人们能够利用这些材料的特性进行设计,那就能生产出具有划时代意义的新型陶瓷化合物。鲍壳排列有序的结构使碳化钙的强度提高了20倍,而人们如果能够将目前的陶瓷强度提高5倍,那么人们将获得比今天更好的材料。能像鱼儿一样自由呼吸吗?1993年,美国建成了世界第一家海底大酒店。有关专家认为,这种新型的海底建筑将成为21世纪海底城市的雏形。这家酒店位于美国佛罗里达州基拉各市的浅海底,酒店最尖端离水面9米。酒店用金属合成材料制成,面积达90平方米,包括客厅、卧室、厕所和浴室,安装了录像、彩电、音响、电话和微波炉等现代化的家用电器设备。最吸引人的是从每个窗口都可以看到海里的鱼类和贝壳类动物,如亲临水晶宫一般。这家海底酒店取名为"凡尔纳海底酒店"。凡尔纳是19世纪法国的科幻小说家,著有《海底两万里》等神奇的科幻小说,如今他的幻想许多已成为现实。但是,这仅仅满足了人类海底观光的需要,并不能称为真正的"海底城市",因为它完全没有城市的众多功能,比如人们不能像在陆地上一样,随便地上街购物、串门等。也就是,人类如果能像鱼儿一样可直接在海中呼吸,那么海底城市才是真正"自由"的。美国潜水生理学家彼得.贝纳特博士找到了这种可作呼吸用的液体氯化碳;德国的科学家迈克逊还运用液体氯化碳成功地研制出了供潜水员用的人工水肺。带上这种水肺,潜入水下30米,可以像鱼一样在海水中直接呼吸,停留40分钟后,感觉仍会很好。  
海洋的未来是啥样
文章来源:《中国海洋报》海洋大观版
海洋,这个人类在地球上的最后边疆,未来将是个什么样子?随着科技的进步和时代的发展,一个开发海洋的新时代己经来临。在开发海洋中,人们将更有效地从海洋中取得更多财富。越来越多的国家正在筹划建立或已经建立了海底田园和海底牧场,人们正在从过去单纯的海洋捕捞时代,逐渐过渡到未来的"耕海"时代。在不远的将来,人们在海底田园和海底牧场中,将比在陆地上的农牧场中工作得更出色、更有效,因为同面积的单位产量,海洋养殖的产量要比陆地种植高出100倍。在不久的将来,人们世世代代捕鱼用的渔网将被强大的吸水装置替代,利用电场发出的光、一定频率的声音和溶于水中的特殊化合物,能够引诱和迫使鱼群集中在一起,游近船上放下的吸水管道,吸水管道连水带鱼一起吸进船舱中。到那时,连同海底牧场向人类提供的各种鱼虾类一起,人们从海洋中所获得的海味将达10亿多吨,比现在向海洋索取到的多上十几倍乃至几十倍。随着世界对石油、天然气等资源需求的不断增长和人们对这些资源的大量开采,陆地上的这些资源将日益枯竭。使人们势必将目光转向海洋,或者另找寻找新能源。据估计,海底的石油蕴藏量约为900亿吨,仅北冰洋的石油储量就可供世界用上50年。目前,己有100多个国家和地区开展了大陆架和深海石油的勘探与开采,己发现了500多个油气田,一个为期10年的世界海洋边缘钻探计划的实施已近尾声。海洋中存在着巨大的能量,人们称之为"蓝色的煤海",它将转化为人类未来的能源。海洋的未来向人们展示了辉煌的前景,广袤的海洋将给人类作出巨大的奉献。
你知道海洋农业吗
文章来源:科技博览网信息部&
经济学家预言:21世纪将是海洋的世纪。“海洋水产生产农牧化”、“蓝色革命计划”和“海水农业”构成未来海洋农业发展的主要方向。“海洋水产生产农牧化”就是通过人为干涉,改造海洋环境,以创造经济生物生长发育所需的良好环境条件,同时也对生物本身进行必要的改造,以提高它们的质量和产量。具体就是建立育苗厂、养殖场、增殖站,进行人工育苗、养殖、增殖和放流,使海洋成为鱼、虾、贝、藻的农牧场。中国目前已是世界第一海水养殖大国。随着海洋生物技术在育种、育苗、病害防治和产品开发方面的进一步发展,海水养殖业在21世纪将向高技术产业转化。“蓝色革命计划”是着眼于大洋深处海水的利用。在大洋深处,深层水温只有8℃~9℃,氮和磷是表层海水的200倍和15倍,极富营养。将深层水抽上来,遇到充足的阳光,就会形成一个产量倍增的新的人工生态系统。温差可以用来发电或直接用于农业生产。美国和日本已经在进行这种人工上升流试验,认为将引发一场海水养殖的革命,所以称为“蓝色革命”。
“海水农业”是指直接用海水灌溉农作物,开发沿岸带的盐碱地、沙漠和荒地。“蓝色革命计划”是把海水养殖业由近海向大洋扩展。“海水农业”则是要迫使陆地植物“下海”,这是与以淡水和土壤为基础的陆地农业的根本区别。人类为了获得耐海水的植物正在进行艰苦的探索,除了采用筛选、杂交育种外,还采用了细胞工程和基因工程育种。这些研究仍在继续,目前采用品种筛选和杂交等传统方法已经获得了可以用海水灌溉的小麦、大麦和西红柿等。
海水的物理特性
文章来源:科海网络&
海洋之所以构成一个独特的环境系统,与海水的特征是分不开的。海水首先是水,因为就大多数海水而言,其盐度在32~35&之间,平均值接近35&。这个事实表明海水中纯水占绝大部分,因此海水的物理性质与纯水很相似。而且这也说明为什么海洋本身是一个取之不尽,用之不竭的大“淡水库”。与其他液体相比,水有许多明显的异常性。蒸发成汽,冷缩结冰。在0°c(熔点)-100°c(沸点)之间是流动的液态水,而且在4°c的水以及水结成的冰都浮在水面上,而4°c的水永远在最底层。这个特性对生活在其中的生物是非常重要的。另一方面水又是一种溶剂,能溶解许多物质。这就是海水的另一特性的基础。它不同于一般的淡水,而是含有许多无机盐类的混合液,并且还溶有多种气体,特别是氧和二氧化碳,以及大量的有机和无机的悬浮物质。这些物质对海水的物理性质均有不同程度的影响,更重要的是,为生物的生长提供了良好的营养物质。海水的盐度一般都在35&左右,海洋中发生的许多现象都与盐度的分布和变化有密切关系,所以盐度是海水的基本特性。有些海区如红海,由于日照相当强烈,蒸发量大,盐度可高达40&以上;而降雨量大,河流注入较多的波罗的海北部的波的尼亚湾里,盐度可低至3&。即使同一海区,海水的盐度在水平方向垂直方向上都有不同的变化。海水的颜色又称为海色。由于海水中包含有一些悬浮物质和溶解的物质,当阳光照射时,表层进行散射而造成了海水的颜色,由蓝到黄绿及褐色。一般大洋的海水是深蓝色,近岸的海水为蓝绿色和黄褐色。有些海用海色来命名,如黄海、红海等。海色在一定程度上反映了海水中悬浮和溶解组分的性质,红海是海水中有大量的红色藻类繁殖而呈红色。海洋水体积占地球上总水体积的97%,覆盖了地球表面的十分之七。海洋对全球气候的维持及气温的变化有着巨大的调节缓冲作用,这归功于海水的比热比空气和陆地要大得多的缘故(比热就是使1克物质升高1°c时所需的热量,当然,降低1°c时就会释放出相当的热量)比方说使1cm3的海水温度降低1°c时所放出的热量,可使3100cm3的空气温度升高1°c,所以海水的温度不会升降的如空气的温度升降的那样快。因此沿海地区的气候受海洋影响较大,冬天不会很冷,夏天也不会太热。海水中的水要蒸发,就要吸收热量。水蒸汽上升到空中聚集起来,温度降低时冷凝成水,成雪或霜,降落到陆上或回到海洋中,所以海洋对全球的水汽平衡起重要作用。可以说,海洋是风雨的故乡,它才能真正的“呼风唤雨”。当然,除了上述海水的热性质外,海水还有其它物理特性,如海水的沸点升高,冰点降低。海水还具有渗透性、压缩性;如果海水不可压缩,现今的海平面将升高30多米,恐怕这世界上有许多国家和城市都将是“海底之都”了。另外,海水还能传热,能导电等等。还值得一提的是海冰,这种一般出现在高纬度地区(象极地)的冰山、流冰等,是极地探险工作的劲敌。海水由于含盐,所以它冰点随盐度的升高而降低,当水温度降至其冰点以下时,海水首先达到某种程度的过冷以后,在有结晶核存在时,开始结冰。在海面上最初形成一些细小的冰针或冰片,相互冻结形成一层油脂状冰,继而出现薄冰。随着温度的降低,冰不断变白变大,形成广阔的冰原。也可能由于波浪海流,潮汐的的不断作用,冰原碎裂成大大小小的冰块,漂浮在海面上成为浮冰。这些浮冰在风平浪静气温再降低时又冻结起来,航行于其中的船只将无法行动,而陷于冰原中。这是浮冰的形成过程。而冰山主要来自陆地上河流,冰山往往巨大,由于密度关系,浮在水面上,水面以下的体积是上部的两倍,所以一座巨大的冰山往往产生无坚不摧的力量,令避之不及的船舶遭遇噩运。这就有“泰坦尼克号”的悲剧。
难沉大海的浮石
文章来源:《中国海洋报》
“石沉大海”是我们非常熟悉的一句成语。它源自《旧唐书·李纲传》:“臣以凡劣,才乘元凯,所言如石投水,安敢久为尚书。”后见于元曲,如王实甫《西厢记》第4本:“他若是不来,似石沉大海。”马致远《集贤宾·思情曲》也有“扑通地石沉大海,人更在青山外。”有时也作“大海石沉”,其意是说像石头掉到大海里,很快沉入海底,比喻毫无消息或不见踪影。一般人所见到的石头其密度比水大,若是把普通的石头扔到水里,由于它在水中所受的浮力小于其重力,就会迅速下沉。这是人们众所周知之事,也就有了“石沉大海”这一涉及岩石学的成语。然而,石头的种类很多,它是构成地壳的矿物质硬块,如各种各样的岩石与矿石。其中有一种石头与众不同,若把它扔到水里不仅不会下沉,而且会像一般木头那样浮在水面。这种石头称为浮石,属火山酸性喷出岩之一,具有很多气泡而且比重很小,能浮于水面,故名。这种浮石具全玻璃质结构,白色无光泽,可用作轻质混凝土材料以减轻建筑自重,还有保温、隔热、隔音等性能。地质学家的研究表明,距今约12000年前,我国长白山火山以天池为喷发中心,火山灰和岩浆在喷向空中的同时还放出大量气体。这些气体像人吹肥皂泡那样向高温的糊状岩浆里吹,形成许许多多的小气泡,使其密度大大减小。当这种岩浆落到地面并降温凝固后,就形成了浮石。把它扔到海里,自然不会出现"石沉大海"的现象。居住在非洲尼日尔河沿岸的渔民们,经常采用一种小型灵便的棕红色渔船进行捕鱼。但是这种渔船既不是用木头制作的,也不是用铁皮做成的,而是用一块块奇特的棕红色石头拼接起来的。原来,这种石头是当地出产的一种名叫“洞石”或“船石”的特殊石头,能浮在水面上。其内部结构78%以上由密闭的、大大小小的气洞连接着,很像凝固之后的泡沫石,宛如现代的泡沫塑料一般。所以把它放在水中,浮力很大而不会下沉,加上本身比重很轻,还有坚实耐用的特点,所以当地人都用它作为造船的材料。如果不仔细观察,真不知这种渔船是用石头制作的。在我国东南沿海一带,也时常会看到一种漂浮在海面上呈褐色、黄色、乳白色或玻璃光泽的浮石,渔民们称它为“佛石”。他们认为石沉大海乃天经地义之事,而石浮海面纯系佛力所托。每当渔民在海面上遇到浮石,就会小心翼翼地拾起来,将它"请"到船艉早已设好的“神台”上供奉起来。渔船远航之前,他们总要到浮石前祈祷一番,而海上幸运的脱险者总要加倍渲染“佛石”的力量。现在我们知道,浮石之所以能漂浮于海面,是因为它的比重小于海水的缘故,并非"佛力"所托。
海洋灾害知多少
文章来源:《中国海洋报》
海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生的灾害称为海洋灾害。海洋灾害主要指风暴潮灾害、海浪灾害,海冰灾害、海雾灾害、飓风灾害、地震海啸灾害及赤潮、海水入侵、溢油灾害等突发性的自然灾害。引发海洋灾害的原因主要有大气的强烈扰动,如热带气旋、温带气旋等;海洋水体本身的扰动或状态骤变;海底地震、火山爆发及其伴生之海底滑坡、地裂缝等。海洋自然灾害不仅威胁海上及海岸,有些还危及沿岸城乡经济和人民生命财产的安全。例如,强风暴潮所导致的海侵(即海水上陆),在我国少则几公里,多则20公里~30公里,甚至达70公里,某次海潮曾淹没多达7个县。上述海洋灾害还会在受灾地区引起许多次生灾害和衍生灾害。如:风暴潮引起海岸侵蚀、土地盐碱化;海洋污染引起生物毒素灾害等。世界上很多国家的自然灾害因受海洋影响都很严重。例如,仅形成于热带海洋上的台风(在大西洋和印度洋称为飓风)引发的暴雨洪水、风暴潮、风暴巨浪,以及台风本身的大风灾害,就造成了全球自然灾害生命损失的60%。台风每年造成上百亿美元的经济损失,约为全部自然灾害经济损失的1/3。所以,海洋是全球自然灾害的最主要的源泉。太平洋是世界上最不平静的海洋。太平洋以其西北部台风灾害多而驰名,据统计,全球热带海洋上每年大约发生80多个台风,其中3/4左右发生在北半球的海洋上,而靠近我国的西北太平洋则占了全球台风总数的38%,居全球8个台风发生区之首。其中对我国影响严重,并经常酿成灾害的每年近20个,登陆我国的平均每年7个,约为美国的4倍、日本的2倍、俄罗斯等国的30多倍。若登陆台风偏少,则会导致我国东部、南部地区干旱和农作物减产。然而台风偏多或那些从海上摄取了庞大能量的强台风登陆,不仅能引起海上及海岸灾害,登陆后还会酿成暴雨洪水,引发滑坡、泥石流等地质灾害。台风登陆后一般可深入陆地500余公里,有时达100O多公里。因此,往往一次台风即可造成数十亿元乃至上百亿元的经济损失。据1931年~1977年的统计,我国发生的26次强暴雨洪水中,56%就是由台风登陆后造成的。由于我国70%以上的大城市,一半以上的人口以及55%的国民经济集中于东部经济地带和沿海地区。这些渊源于海洋的严重的自然灾害,对我国造成的经济损失和人员伤亡,已经接近或超过全国最严重的自然灾害总损失的一半。综合最近20年的统计资料,我国由风暴潮、风暴巨浪、严重海冰、海雾及海上大风等海洋灾害造成的直接经济损失每年约5亿元,死亡500人左右。经济损失中,以风暴潮在海岸附近造成的损失最多,而人员死亡则主要是海上狂风恶浪所为。就目前总的情况来看,海洋灾害给世界各国带来的损失呈上升趋势。中华人民共和国成立后,由于党和政府极为重视抗灾救灾工作,一次海洋灾害造成数万、乃至十多万人丧生的事件从未发生。但由于沿海人口的增加,滨海地区城乡工农业生产的抬升以及海洋经济的发展,我国由于海洋灾害造成的经济损失反而呈急速上升的趋势。《2005年中国海洋灾害公报》显示,海洋灾害损失为建国之最。2005年,我国海洋灾害频发,共发生风暴潮、赤潮、海浪、溢油等海洋灾害176次,沿海11个省(直辖市、自治区)全部受灾,造成直接经济损失332.4亿元。死亡(含失踪)371人。其中风暴潮灾害造成的损失最为严重:全年共发生11次台风风暴潮,其中9次造成灾害,较上年增加5次;发生9次温带风暴潮,其中1次造成山东省局部地区灾害。风暴潮灾害共造成直接经济损失329.8亿元,死亡(含失踪)137人。其次是海浪灾害,海浪灾害直接经济损失1.91亿元,死亡(含失踪)234人。公众所关注的赤潮灾害直接经济损失只有6900万元。随着我国国力的增强,海洋经济及沿海地区的经济和人口都会有更大的发展,如不采取有效措施加强海洋灾害的防御,不但经济损失增长的势头很难降下来,还会造成人身生命财产损失的回升。
让海浪奉献光明
文章来源:《中国海洋报》
在美国太平洋沿岸哥伦比亚河的入海口,耸立着一座高高的灯塔,灯塔看守人就住在旁边一座小屋里。1984年12月的一天,看守人忽然听见屋顶上响声如雷,还没来得及弄清是怎么回事,只见一个黑黝黝的怪物劈里啪啦地穿透屋顶后砸到地上。看守人战战兢兢地挪到自天而降的怪物面前,简直不敢相信自已的眼睛:那怪物竟是一块重量为64千克的大石头!是哪个大力士搞的这个恶作剧呢?第二天,看守人请来了专家。经过一番调查和鉴定,专家得出了结论:这个大力士是海浪,这块大石头是被海浪抛到40米高的半空再砸到看守人屋顶上的。虽然到目前为止,根据仪器记录到的海浪高度还未超过20米,但巨浪中冲击海岸激起的浪花常常高达60米~70米。如斯里兰卡海岸上一个60米高处的灯塔就曾被海浪打碎过。"乱石崩云,惊涛裂岸,卷起千堆雪。"浩瀚的大海,时而白浪滔天,时而碧波荡漾,几乎没有平静的时候。而见过大海的人,都会感受到海浪的巨大威力。事实上,海浪的威力往往大得出乎人们的想象。在法国的契波格海港,曾有一个浪头打来,居然把一块3.5吨重的巨物像掷铅球似的扔过了6米高的防波墙。在荷兰的阿姆斯特丹,一块26吨重的混凝土块竟被波浪从海中举起,再稳稳当当地放到7米高的防波堤上去;在苏格兰的威克那地区,1872年曾有一个巨浪将1370吨的庞然大物移动了15米之远;西班牙巴里布附近海边,在1894年的一次狂风巨浪后,人们发现一块足有1700吨重的巨石翻了个身。1968年6月,一艘名叫"世界荣誉"号的巨型油轮装载着49000吨原油,当它驶入好望角时遭到了波高20米的狂浪袭击,巨浪就像折断一根木棍一样把油轮折成两段并将之吞没了。此外,一些测试材料表明,海浪拍岸时的冲击力可达每平方米20吨~30吨,大的甚至达到60吨,能使海上最坚固的建筑物遭受破坏。具有这样冲击力的海浪可以把13吨重的巨石抛到20米高的空中,能把17000吨重的大船冲上海岸,是个名副其实的"大力士"。如此说来,把那块60多千克的黑色石头抛上40米高,对于海浪而言自然是轻而易举之事了。人们自然会想,对于海浪这个放荡不羁而又力盖群雄的"大力士",能否使它变害为利,为人类造福呢?海洋科学家认为,如果人类驾驭了海浪,它也是一种可观的能源。在当前能源短缺的形势下,许多国家都把目光转向了海洋,积极开展海浪能利用的技术研究。海浪发电有着巨大的潜力,它比其他发电方式安全、不耗费燃料、清洁而无污染,如果在海岸设置一系列波浪发电装置,还可起到防波堤的作用。因而波浪发电备受世界沿海国家的重视,纷纷规划建立波浪电站。日本四周环海,处于北半球海浪较大的海区,所拥有的波浪能每年可达10亿千瓦,这相当于目前日本每年用电量的25倍呢!日本科学家认为,只要把日本海域的海浪能利用起来,日本的能源就可以自给。地处南太平洋的新西兰是世界最大的海浪区,海浪能资源特别丰富。新西兰的海岸线总长4300千米,只需利用63千米的海浪宽度,就足够供应全国的所需电量。据估计,海浪的能量在1平方千米的海面上,波浪运动每秒种就有25万千瓦的能量;而10平方千米的海面上产生的波浪能,就是相当于一个新安江水电站的电能,或相当于90万吨煤炭的热能。波浪发电的道理很简单,就利用波浪上下垂直运动推动装有活塞的浮标,这个浮标就像一个倒装的打气筒。打气筒是人从上面一下一下地压活塞,而浮标则是从下面借波浪的运动一下一下地推活塞。由活塞与浮标的相对运动产生的压缩空气,就可以推动涡轮机发电了。1964年,日本制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯,开了利用海浪能量的先河。虽然这台装置发出的电能仅60瓦,只够一盏灯使用,但它证明了用海浪发电是完全可行的。到1977年底,日本和其他国家共拥有近400台60瓦的小型海浪发电装置,每台平均发电量为50度~100度。1978年,日本建成了世界上第一座大型海浪发电站"海明号",它像一艘大船停泊在海面,但没有船底,宛如一个没有盖的大箱子倒扣在海面上。这种"箱子"叫空气室,整个发电站是由22个无盖的"箱子"组成的,每两个空气室上装着一台空气涡轮机。当海浪上下起伏时,会不断压缩箱内的空气,再通过高压喷出的空气转涡轮机和发电机,就发出电来了。这座发电站装有11台发电机,当海浪3米高时,它的总发电能力为2000千瓦,可以满足1万户家庭的用电需要。与此同时,其他一些国家的海浪发电装置也陆续投入应用。挪威科学家计划耗资2000万美元,在卑尔根岛建造两座海浪发电站。一座是灰钢圆柱结构,柱身12米高,40吨重,建在海边花岗岩峭壁的裂缝当中。当海浪经过管道进入圆柱后,可使里面的水面形成涨落,造成圆柱顶部空气的吸入和排出,气压的降落和升高起到强力活塞的作用,连续不断地使发电机的涡轮叶片转动而发电。发电站建成后,年发电量将为120万度。另一座海浪发电站采用锥形隧道技术,隧道前宽后窄,隧道口宽55米,末端只有几米。海浪涌进隧道后,溢入比海平面高3米的储水池,再进入水管以推动涡轮机发电,预计它的年发电量可达30万度。用浮鸭式波能转换器发电,这是科学家设计的一种新方法。这种浮鸭式发电装置有点古怪,简直就像一个不倒翁,下部装着一些桨片,按照一定的角度伸向各方。几十个浮鸭装置浮在海面上,海浪一来,"不倒翁"的脖子不停摆动,桨片转动水泵,水泵把水赶进涡轮机,涡轮机带动了发电机工作,于是电就产生了。就这样,1米高的海浪每小时能带来几千度的电力,可以满足一个小村庄的电力需求。科学家还设想直接利用海浪巨大的冲击力发电,比如在距海岸1千米的海上筑起两道"V"字形的集波墙。当海浪由这种喇叭口涌向集波墙时,就会使波浪越挤越高,将小浪变为大浪。而集波墙的尽头安装着水泵控制杆,海浪的冲击力推动控制杆,将海水提升到高压水槽里贮存起来,以供发电使用。科学家们指出,征服海浪的工作其实才刚刚开始,怎样使无情的海浪变成有情的资源还存在着许多技术问题。但是咆哮的海浪已经开始"听话"了,它将是本世纪的一笔可贵的蓝色能源。
卫星——揭开巨轮沉没之谜
文章来源:《中国海洋报》
据美国宇航局太空网报道,全球平均每周有两艘大型船只沉没,但船只失事从来没有像飞机失事那样被详细地研究过,科学家只是简单地归因于恶劣的天气。事实果真如此吗?神秘的巨型海浪是由于海洋的流动引起的,在冲向船艏前,像巨大的墙一样从地平线上升起,让船长们大惊失色。豪华客轮的窗户玻璃被击得粉碎,超大型油轮也会被海浪撞击得失去了航行能力,许多船只就这样被击沉,消失在茫茫的大海中。德国GKSS研究中心的沃尔夫冈·罗森塔尔最新的研究证明,在过去的20年里,约有200艘船只沉没,其中有一部分是超大型油轮和大型集装箱船,可是大部分的灾难的起因仍然是个谜,不过,在大部分的事故中,被称为恶浪的10层楼高的海浪被认为是罪魁祸首。直到最近几年,科学家仍对这种奇怪的巨浪为什么会这么频繁地发生感到困惑不解。1995年2月,"伊丽莎白女王二世"号客轮被一个29米高的恶浪击中,船长罗纳德·活里克说:"一堵巨大的水墙迎面而来,看起来我们正在撞向白色的多佛悬崖。"1995年1月1日,北海一个石油钻探平台被一个26米高的巨浪击中,紧跟在这个海浪后面的是数个有一半高的海浪。2001年初的某个星期,两艘游船"布雷曼"号和"苏格兰之星"号在南大西洋航行,两船相距1000公里,它们分别被30米高的巨浪击中,每艘船的驾驶台上的窗户都被击碎,"布雷曼"号失去了航行能力,在海上漂浮了两个多小时。罗森塔尔是恶浪研究专家,在那两艘游船遭遇灾祸时,他和他的同事们获得了卫星拍摄到的资料,这些数据当时被欧洲航天局的双子宇宙飞船"地球资源卫星"1号和2号收集到,这两艘宇宙飞船使用了合成孔径雷达对浪高进行了测量。在三周的卫星数据中,研究人员在世界不同的地方发现了10个超过25米高的巨浪,加上不同的石油平台搜集到的信息,其中包括北海高马油田的一个雷达装置在12年里记录的499起恶浪,能够对全球海洋进行详细研究。新的分析发现,这些巨型大浪经常发生在正常海浪遭遇强大的洋流或者旋涡的地方。洋流可以集中海浪的能量,让一个海浪增高,同样,一组快速的海浪能够捕捉到一些速度小的海浪,然后合并成一个巨大的海浪。低气压也能够形成恶浪,当风从一个方向刮了足够长的时间(12个小时以上)后,就会产生罕见的大浪。科学家早就知道,在飓风到来的前几天就会看到大浪。新的研究发现,一些海浪与风同时前进,形成一种壮观的景象:快速的海浪在暴风雨之前来临,速度慢的海浪在后面。对海浪需要研究的东西还很多,包括致命的海浪能否被预报等。罗森塔尔说:"我们知道了一些恶浪形成的原因,但还不知道全部。"
波浪是怎样产生的?
&文章来源:e世紀十万个为什么?
我们知道海水不停在运动,它运动的方式,有水平的运动,像是“洋流”。也有垂直的运动,像是“波浪”和“潮汐”。波浪的形成,是由于风吹到海面时,掀起了海水,水分子就向上升起,随后又跟着自身的重力作用而下降,如此循环不息,一个接着一个,似乎是在往前移动的样子,但其实,这只是一种垂直的上下运动而已。所有的波浪,都一个凸起的部分,和一个凹下的部分。它还含有几种要素,就是波峰、波谷、波坡、波高、波长、波期、波速等。波浪大致有三种,一种是动搖波,是因风力吹动而产生的波浪,在海上最常见,但当它接近海岸时,会受海底地形摩擦影响,使水波前后排挤,波峰向岸边倾倒,而形成浪花。第二种是海啸,多因火山爆发或地震所引起的弹力波,使海水受强大的橫向压力而移动。最后是驻波,是因大气压力发生剧变,或海水密度不同所产生的狂浪。海水受海风的作用和气压变化等影响,促使它离开原来的平衡位置,而发生向上、向下、向前和向后方向运动。这就形成了海上的波浪。波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。当波浪涌上岸边时,由于海水深度愈来愈浅,下层水的上下运动受到了阻碍,受物体惯性的作用,海水的波浪一浪叠一浪,越涌越多,一浪高过一浪。与此同时,随着水深的变浅,下层水的运动,所受阻力越来越大,以至于到最后,它的运动速度慢于上层的运动速度,受惯性作用,波浪最高处向前倾倒,摔到海滩上,成为飞溅的浪花。
&文章来源:海洋科普
海浪主要有风浪、涌浪和近岸浪三种基本模样。风浪是海浪的一种,它是在风的直接作用下生成的。出现在海面上的风浪,外形很不规则,杂乱无章,大小不一,前倾后伏相互吞没。通常,风力达到5级时,海面上就会出现"白浪",这时风已经把波面碎裂成碎浪。风浪传播的方向基本上与风向一致。当风停止后,海面仍有剩余的浪,风浪离开风吹刮的区域后,继续向外传播,这时的浪,科学上称为"涌浪"。"无风三尺浪"就是涌浪的写照,说明风停浪不息的道理。涌浪的特征是外形圆滑规则,波长较长,波向明显。风浪或涌浪传至浅水区时,受到海底的摩擦作用,海浪的能量很快衰减,波形变化很快,到达岸边时几乎成为一条直线,这种浪称为"近岸浪"。海浪传播时,看起来很快,但这只是波形在向前奔跑,其实海水本身并没有明显向前移动。海浪在水平方向上可以跋涉万里。在太平洋北部的阿拉斯加海岸,可以观测到1万多公里外南极风暴区传过来的海浪。在垂直方向上,由于随着深度的增加,受海水摩擦力的作用,海浪的能量衰减很快。据计算,海面上的海浪到达相当于海浪波长深度时,波高只有表面波高的五百分之一。
海面袭来“疯狗浪” ——浅谈波群
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1980年5月,我国首次进行向南太平洋发射运载火箭的试验。预计的火箭落区洋面,涌浪较大,这给寻找和取回数据他的工作带来较大困难。为此,舰载直升飞机曾多次在涌浪中训练着舰技术。指挥员蹲在甲板上一小时一小时地观察涌浪的变化规律。他发现在三四个涌浪之后,舰船有一个较长时间的平稳期。无独有偶,1987年1月19日,在台湾鼻头角海边垂钓的六个人,被突然兴起的大浪卷入海中,其中三人罹9月8日,台风袭击台湾南部的前一天,恒春猫头鼻海边亦发生过类似事件。有见多识广者描述,每当冬季冷锋过境,东北季风盛行时,或夏季台风到达之前,台湾北部沿海常有突起的浪潮出现,每次连续出现三个大浪,约持续2~3分钟,而后平静一段时间,接着浪潮会突然再起,犹如疯狗似地袭来,故当地渔民称之为“疯狗浪”。这两种情形何其相似。其实,它们全完是一回事。“疯狗浪”就是海浪中的波群,亦称群波。其特点是波动在传播的同时,振幅不断地变化,一会儿由小到大,过一段时间又由大到小,形成群集分布。它是涌浪在传播过程中形成的一系列周期和波长比较接近的波动相互叠加的结果。涌浪的传播速度很快,传播距离很长。它们会把产生它的风暴系统如台风等远远抛在后面,自己急先恐后、肆无忌惮地向前奔跑。它们在向前传播的过程中,由于脱离了风区,故得不到风能的补充,相反,还受到空气的阻力和海水内摩擦力的作用,涌浪能量不断消耗。涌浪在传播中波长大的速度快,波长小的速度慢,叠加在一起的波动逐渐分开,各个分波由于传播方向不一致,也会逐渐分道扬镳,各奔前程,致使波面愈趋平滑,波高逐渐降低,波长、周期逐渐变大;而且,传播距离愈远,波高愈小。可以说,最后的涌浪完全是一些“志同道合”的中坚分子的优化组合。它们诡秘高速地“联袂”前进,以至于在海上难以被发觉;当传到浅水或近岸时,则会“图究匕首见”,波群的结构突然再现并以惊人的能量和重新增大的波高,猛烈地拍击着海岸。大的风浪和涌浪,使航行的舰船操作起来十分困难,并会使其航向、航速发生变化。如果舰船的首尾在浪峰,则会发生“中垂”;如果舰船中部在浪峰,则会发生“中拱”。这两种情况,都可能造成船体断裂、倾覆。海浪对近岸和海港的浪沙运移、港建及泊稳条件均有不同程度的影响,严重的“疯狗浪”会破坏海港码头、工程设施和海岸防护。海浪在军事上能影响登陆、抗登陆作战及舰艇武器的使用效果,给海上补给、防险救生造成困难。波动中的水质点具有动能,而波面相对于平均水面的垂直位移又使其具有热能。在一个波长内,波动的势能与动能相等。由于波动随深度迅速减小,因而,波动的总能量主要集中在水面附近。动能原地踏步,势能沿着波向不断向前传播,速度和波速一样。海浪的破坏力,是它蕴藏的能量的外在表现。波浪能量和波高的平方成正比,波高越大,波浪能量越大。海浪每秒钟在1平方千米的海面上能产生20万千瓦的能量。此外,海浪还能借助于先行涌,向人们预告大风的到来,若在开阔洋面上见到涌浪,应意识到涌浪的来向可能存在风暴区。在热带气旋盛行的海区,涌的出现往往是热带风暴和台风到来的先兆,台风所产生的涌浪可传出2800千米之遥。
致命的波浪海啸
文章来源:《中国海洋报。
日上午8时43分,一次里氏7.5级的海底地震在阿拉斯加附近海域发生了,在不到25分钟的时间里,美国国家海洋与大气管理局便向美国太平洋沿岸地区发出了海啸警报,40分钟后,在距阿拉斯加南面好几百公里的海底里,一只压力传感器捕获到了这次海啸的前锋波浪。数据显示,这些波浪仅仅只有2厘米高,在以前的计算机模拟中,科学家已经知道,这样的波浪是不大可能对夏威夷和其他遥远的太平洋海岸构成威胁的,于是在警报发出90分钟后又将它撤销。几个小时后,海啸抵达夏威夷的希罗湾,它的浪高只有21厘米,比事先预计的仅高出2厘米,海啸没有造成任何破坏。美国国家海洋与大气管理局太平洋海域与环境实验室的科学家埃迪·N·伯纳德说,成功地撤销一次警报意味着节省一笔资金,例如在这次海啸中,假若科学家没有充分的依据敢于撤销这次警报,那么仅夏威夷一地,人们的撤离费用就可高达6800万美元,而科学家在太平洋地区布设6个海底传感器的费用也只用了1760万美元。这些传感器布设于1997年,它们在太平洋里构成了一个监测网络。在过去,一张海啸地图只能显示海啸可能淹没的区域,而今天,人们已经在用功能强大的计算机模拟海啸的力量了。菲利普·瓦特是美国运用流体力学的工程师,他和他的同事们在计算机上制作出了详细的数字模型,模型显示海岸的地形和可能被海啸淹没的区域,在需要的时候,这个模型可以立即演示某种海啸会给哪些地区造成何种程度的破坏,例如海浪是会击倒一个人,冲走一部汽车,还是掀翻一艘船。所有这些数据都将成为科学家预报海啸的根据。海啸的发生是否有规律可循呢?要回答这个问题需要长期而详实的资料。在日本东北沿岸的一个叫宫古的地方,人们保留了一些有关海啸的记录,根据那些记录,科学家推测,至少在宫古这个地方,一次浪高4米的海啸大约平均每63年发生一次,浪高7米的海啸平均大约100年发生一次。在过去的141年里,这里的人们记录了3次海啸,其中两次浪高4米,一次浪高7米。而浪高20米的海啸会每229年出现一次。在1707年,一次这样狂暴的海啸袭击过日本西南的太平洋沿岸城市土佐清水。大约95%的海啸都是由地震引发的,但它们中的很多并没有造成灾害,但是一些海啸则拥有惊人的力量,一旦发生则往往酿成巨大的灾难。由海底滑坡引发的海啸是不可掉以轻心的。在很多时候,海底滑坡的过程很平缓,海底沉积物只是缓慢地移动着,它们的体积也不大,但在另外一些时候,情况就完全不同了,像山一般巨大的土层会突然地崩塌,其移动的速度超过每小时100公里。1998年7月,巴布亚新几内亚附近的一次海底地震引发了一次海底滑坡,而这个滑坡又带来了一次海啸,海啸掀起高达15米的浪涛蹂躏了这个岛国20公里的海岸线。和地震不同的是,海底滑坡的强度是没有上线的。科学家估计,发生在巴布亚新几内亚附近的海底滑坡大约移动了4立方公里的物质,但那只是一次规模很小的滑坡,我们现在知道的一次巨大的海底滑坡发生在大约8000年前的挪威海岸,那次滑坡使8500立方公里的物质发生了位移。位于海洋中的火山岛会引发更加可怕的海啸,这些火山岛往往在喷发了几个世纪后突然因耗费完所有的能量而坍塌并滑向深深的大海,这个剧烈的过程所引发的海啸可以掀起100米高的浪头,科学家说,这样的事情,大约每10000年才会发生一次。但最可怕的海啸则并不来自于海洋,而是天外星体的撞击,当那些星体撞击地球时,它们有70%的可能是落在海洋里的。科学家的观点是,这样的海啸大约每5200年发生一次,他们还认为,一个直径300米的天外物体引发的海啸可以掀起11米高的浪头,并淹没至少1公里的内陆地区。国奎恩斯大学的沉积学专家斯蒂芬·F·皮克和他的同事们通过实地考察找到了一个巨大的海底陨石坑,它位于新西兰西南海域的海底,其宽度达到20公里,有150米深。科学家推测,这个坑就是一颗陨星造成的,当年的那颗陨星大约来自西北方向,它耀目的光芒照亮了东南澳大利亚的天空,在当地的士著居民中,现在还流行着火流星的传说,它很可能就是这一奇异景观在民间传说中的显现。科学家推测,那颗陨星的直径大约有1公里,根据计算,一颗直径1公里的陨星假若是落在距北卡罗莱纳州600公里的大海里,它会在两个小时之内将浪高130米的海啸送达大西洋沿岸的科德海角,大约8个小时后,高达30米至50米的波浪就要扑向欧洲的海岸了。
海洋中的内波
&文章来源:中国海洋信息网
1937年,一艘德国攻击型潜艇在夕阳中缓缓地驶出了海港。它的任务是阻击一切盟军的船只,而且不用对任何人汇报去向。它从大洋的一端驶向另外一端,从它向总部发出的电报中,人们知道它击毁了将近20艘商船,5艘军舰。为此,全舰船员得到嘉奖。但是,就在之后的一次猎袭中,它意外的沉没了,然而,当时没有任何船只对它进行攻击。海水下面究竟发生了什么?当时没有人知道。直到很多年以后,有的海洋学家指出,这艘潜艇是被内波推进了海底断崖后,在巨大的水压下摧毁的。二战时候的潜艇,它的内部极为狭小,在这么小的空间里,必须容纳指挥,动力,补给,武器,休息等等很多功能。尽管潜艇已经使用了当时最先进的技术,可是它下潜的最大深度仍然不超过水下300米。当舱门关闭的时候,艇员完全不知道海底瞬息万变的水文状况,这个狭小的空间也许就是艇员的坟墓。我们可以推测一下,当德国潜艇减速发射鱼雷的时候,而它恰巧停在一个发生内波的海域,巨大的内波一下把它推向海底,这会是非常致命的,因为海底的压力足以压扁这只潜艇。其实,在1900年左右就有人开始研究海洋中的内波了,这个人就是探险家南森。因为他也曾遇到了内波造成的麻烦。当南森的探险船在北极的浮冰中前进时,船忽然停止了,像被粘住一样。正在人们焦急的时候,船又突然启动了。内森观察并记录了这个现象。归国后他与海洋学家纪科曼共同研究,原来,在北极海里上层海水的密度远远低于下面的海水,当低速航行的探险船驶进这一海域时,船体的运动就会在两层不同密度海水的界面上形成“内波”。正是由于内波,原先作为推进南森船的动力,反而变成了维持内波的动力,船当然就不能前进了。内波是海水的温度和盐度的变化一个表现,尽管内波的发生对潜艇是很不利的。但是人们也找到利用海水的密度和盐度变化的途径。因为,海水的密度和盐度的不同会形成一个一个的“声道”,由于声音是在声道中不断地折射,所以还是有很多声音不能达到的“声影区”;如果潜艇处于声影区内,即使它就近在眼前,探测器也找不到它。现代的海洋学,使潜艇成为了真正的海底猎食者。
文章来源:海洋科普
从海上吹向陆地的风叫海风,从陆地吹向海上的风叫陆风。海风和陆风都是比较平和的风,因此被称为海陆清风。海陆清风的形成,也是由于海、陆性质的不同造成的。白天在太阳照射下,陆地增温很快,陆上气温比海洋高,空气受热膨胀变轻而上升,使低层气压降低,高空气压升高;海洋上则正好相反,低空气压升高,高空气压降低。这样在海陆交界的小范围内,大气底层海面气压高于陆地,在不考虑其他因素的情况下,空气总是从气压高处流向气压低处,也就是风从海面吹向陆地,这就是海风。一般海风的风力不大,仅4~5级左右。海风的范围并不大,水平方向至多不过几十公里,高度也只有几十米,所以即使海风很强,深入内陆不过50~60公里。海陆风虽然出现在海滨地区,但也不是所有海滨地区都有海陆风现象。在地区上,中、低纬度出现的机会多;在季节上,夏季要比其他季节显著些。周期性的海陆风,对海滨地区的气候有一定的影响。
台风为何产生在热带海洋上
文章来源:《中国海洋报》1243期
台风是发生在北太平洋西部和南海的具有暖中心结构和台风眼区的强烈气旋性涡旋。1989年以前,中国将近中心最大风速17.2米/秒~32.6米/秒(8级~11级)的热带气旋称为"台风",最大风速大于32.7米/秒(12级以上)的热带气旋称为"强台风"。从日起,中国采用的台风等级标准与国际标准一致,即近中心最大风力为12级或以上的热带气旋,才称为"台风"。在大西洋把这类热带气旋称为"飓风",在印度洋称为"热带风暴"。热带海洋是台风的老家,台风形成的条件主要有两个:一是比较高的海洋温度;二是充沛的水汽。在温度高的海域内,正好碰上了大气里发生一些扰动,大量空气开始往上升,使海面气压降低,这时海域外围的空气就源源不绝地流入上升区,又因地球自转的关系,使流入的空气像车轮那样旋转起来。当上升空气膨胀变冷,其中的水汽冷却凝成水滴时,要放出热量,这又助长了低层空气不断上升,使地面气压下降得更低,空气旋转得更加猛烈,这就形成了台风。只有热带海洋才是台风生成的地方。那里海面气温非常高,使低层空气可以充分接受来自海面的热源。那里又是地球上水汽最丰富的地方,而这些水汽是台风形成发展的主要原动力。没有这个原动力,台风即使已经形成,也会消散。其次,那里离开赤道有一定距离,地球自转所产生的偏转力有一定的作用,有利于台风发展气旋式环流和气流辐合的加强。第三,热带海面情况比中纬度处单纯,因此,同一海域上方的空气,往往能保持较长时间的稳定条件,使台风有充分的时间积蓄能量,酝酿出台风。在这些条件配合下,只要有合适的触发机制,例如,高空出现辐散气流或南北两半球的信风在赤道稍北地方相遇等,台风就会在某些热带海域形成并增强。根据统计,在热带海洋,台风常常产生在洋面温度超过26℃~27℃以上的区域。产生台风的海洋,主要是菲律宾以东的海洋和南海。这些海区海水温度比较高,也是南北两半球信风相遇之处。
海洋表面是土豆形
&文章来源:中国海洋报
最近,德国的一家网站发表文章认为,即便人们使所有的山脉和海盆都变平,地球也不会是圆的,它就像一只巨大的土豆一样有很多凹陷和凸起。不均匀地地心引力使地球上各个地方受到不同的引力。重力小的地区凹陷比较明显,而凸起的地方地心引力特别高。印度洋海平面局部比澳大利亚海岸的西太平洋海平面低190米。原因是地球内部旷日持久的岩石熔化和不规律的漂流。卫星也探查到了这种不平。卫星的轨道显示出许许多多的“凹陷”和“凸起”——有时受到较强的引力,有时又较弱。它们表明了重力的波动起伏。波茨坦地球科学研究中心的科学家两年前发射了两颗环绕地球的人造卫星,然后测量它们的轨道。得出的结果是:它是地球真实形状的精确写照,所谓的“地球形”,也被称作“波茨坦土豆”。我们星球最大的凹陷在印度附近,那里的引力比地球表面平均引力小0.3&。在欧洲重70公斤的人到印度南部会变轻;在印度买1公斤肉,运到德国会变重。在印度沿岸的船只比平均海平面低120米。水被周边重力大的地方吸走,因而在印度洋形成了凹陷。没有船员能够看到这种“海洋山”,因为这种起伏范围太大了。而且船只从低谷中驶出无需额外的能量——整个“波茨坦土豆”表面引力的大小是相同的。船虽然在爬坡,但却不像登山都那样被重力向下吸引。出于同样的原因,水也不会向下流入凹陷。波茨坦地球科学家研究中心的克里斯托夫·赖克贝尔说,“凹陷和凸起都与平均海平面相吻合”。因为平均海平面是自然调节的海平面。不久,全球定位系统将载入目前公布的波茨坦地球形数据。在海平面按“土豆”形进行调整的同时,大陆却保持着自己的形状——它太硬了,以至于无法做出相应的调整。所以,新的卫星图像只是展示出了地球海洋部分的真正外形:实际上海洋表面是土豆形的。事实上,局部海平面也与卫星测量高度有偏差,但最多差两米。所以,对海洋学家来说,“波茨坦土豆”具有重大意义,因为通过卫星图像他们可以找到水流的踪迹:比如加勒比海平面比它通过重力自我调节高了近1米。原因是:东来的信风将水吹向美国东海岸,并在那里聚集。
为什么海洋有涨潮、退潮?
&文章来源:e世纪十万个为什么?
海水潮起潮落,有时迅速猛涨,有时又悄悄落下,日以继夜,年复一年,这就是“潮汐”。世界上大多数的海水,每天都有两次涨落,而且时间也有一定。白天海水上涨叫“潮”,傍晚海水上涨叫“汐”。潮汐可分三大类,每天固定两次涨落的称“半日潮”;有些地方一天只涨落一次称“全日潮”;还有一个月內有几天,会出现两次涨落,有几天又出现一次涨落,则称“混合潮”。引起海水涨落的原因很复杂,但主要是受到月亮“引潮力”所引起。其实,海水无时无刻都被三种力量在拉扯,即是地球对海水的引力,也就是万有引力,另外就是太阳和月亮对海水的引力。這三种引力相比较,地球的引力最大,所以海水会被吸附在地表,不会跑掉。而太阳虽然比月亮大,但太阳跟地球的距离,足足约有月亮跟地球距离的四百倍,所以月亮对海水的引力还是比太阳大。
涨涨落落话潮汐
文章来源:《海洋世界》
凡住在海边的人,都可看到海水的涨涨落落。它日复一日,年复一年从不间断。海水退下时,大片的泥滩,沙洲会露出水面;而海水上涨时,又会淹没本属于它的领地。海水的这种涨落运动,就是众所周知的潮汐现象。很久以来,劳动人民通过无数次实践,发现海水的涨落变化很有规律。在我国的大部分海区,海水在白天上涨一次,接着下落;晚上又上涨一次,接着又下落。古人把白天称为朝,把晚上称为夕。所以,就有了白天海水上涨为潮,晚上海水上涨为汐的说法。随着社会的发展和人类的进步,人们通过大量的观测发现,由于各地的地形不同,潮汐的特征也不相同。一般说来,潮汐的涨落现象平均以24小时50分为一个周期。在一个周期的时间内,最常见到的是两涨两落。在一些地方,这两次涨落波此之间大致相同,即前一次高潮和低潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相等,涨潮时和落潮时几乎相等(6小时又12.5分)。称半日潮;在另一些地方,这两次高潮和低潮的潮差却相差很大,涨潮时和落潮时不等,称混合潮。在一个周期内,也有一些地方只有一涨一落,高潮和低潮之间大约相隔12小时25分,则称全日潮。不仅如此,潮汐涨落不仅有半日周期和全日周期的变化,而且还有半月周期、一月周期、一年周期以及8.85年和18.61年的长周期变化等等。潮汐主要是由月球和太阳的引潮力决定的。科学家经过研究得出结论:引潮力的量值与天体的质量成正比,与天体到地球中心距离的三次方成反比。虽然太阳的质量约为月球的2717万倍,但日地间的距离却是月地间距离389倍。因此,月球虽比太阳质量小,它的引潮力却比太阳高约2.17倍。古书上就曾有潮之兴也,与月盛衰,
潮之涨退,海非增减......。皆系于月,不系于日等记载。诱发海水潮涨潮落主要是月球引起的,但太阳亦能起一定作用。每当月球移动到和太阳在一条直线上,其两天体的引潮力就会作用于同一方向,海水的涨落必然增大。这就是人们常说的:
初一、十五涨大潮的原因。而因它发生在每月朔望的时候,故又叫朔望潮。朔望以后,月球和太阳的位置逐日变化,至上、下弦即夏历每月初八、二十三时,月球、太阳和地球三者位置成直角,这时海水涨得不高,落得也不低。俗话说:
初八、二十三,到处见海滩,就是这个道理。潮汐的升降与潮流的进退,其能量是巨大的。知晓潮汐的特征,对农业、渔业、盐业的生产以及交通航运有着重要的影响。尤其是如何将潮汐能转换成机械能服务于人类,已成为世界沿海国家开发的重点。据资料记载,在世界海洋中,潮汐能的理论蕴藏量约30亿千瓦,年发电量可达12000亿千瓦时。我国潮汐能蕴藏量也十分丰富,经勘测理论蕴藏量达1.1亿千瓦时,年发电量可达900亿千瓦时。目前,在世界上已建成并运行发电的10座潮汐发电站中,我国就占了7座,总装机容量为0.69万千瓦,年发电量约为16200多千瓦时。其中,江厦潮汐电站为我国之最,它位于浙江省、温岭市、乐清湾,最大潮差8.4米,其5台具有行星齿轮增速和直联的多功能双向贯流式水轮发电机组,总装运机容量3200千瓦,年发电量10&#多千瓦时,每天平均发电15小时,其输入电网的电力每年可为当地创工业产值3000万元以上。据悉,迄今全球除10座运行发电的潮汐电站以外,正在筹建。发电量在10亿千瓦时以上的大型潮汐电站就有15座,而中国的三都澳、乐清湾也在其中。
为什么潮汐会在水底留下波纹
&文章来源:《中国海洋报》
潮汐会在海滩上留下波纹,原因在于风。但为什么吹拂于海面上的风竟然能在水底“雕刻”出如此有规律的波纹呢?据科学家研究发现:首先,因风而起的水面小波浪会在接近于水底的部位引起水的往复流动,而水的这种往复流动又会带动沙粒作相应移动。移动的沙粒会在不平处停留下来,从而形成第一道沙粒凸起。在第一道沙粒凸起处,水流的速度会加快,就像山峰处风速会加快一样。结果,越来越快的水流就带来了更多的沙粒,从而逐渐增加了沙粒凸起的高度。这时,最高的沙粒凸起会改变海水的水流强度,高度较低的沙堆会被冲走,直到形成新一道较大高度的沙粒凸起。但水流有可能冲平这些高低不平的沙痕,因为在沙粒凸起处,水流会向凹处流,从而带动沙粒填满凹处。不过,在沙粒堆凹处,水流又会将沙粒冲向沟旁。于是,水底就形成了一道道平行的、间隔约10厘米、高度约为1厘米的沙粒凸起。当海水退下后,人们就看到了美丽的沙滩波纹。还应当指出的是,这种水底“雕刻”现象并不仅限于出现在岸边浅水区,它在深水区也会出现。每隔6小时一次的潮汐也会在深水底“雕刻”出一道道平行的沙粒凸起。不过,这些沙粒凸起比较高(约10多米高),间隔也比较宽(约数百米,甚至数千米)。
遍布大洋的海水流动
文章来源:北海旅游之窗
潮流是海水在引潮力作用下的周期性水平流动,是海洋潮汐运动过程的表现形式之一,即潮位升降运动现象的另一种表现形式。常到海边的人都会注意到,每当涨潮时,在海面升高的同时,海水向岸边逐步推进,这便是涨潮流;在落潮过程中,沿岸海水节节“败退”,涨潮时淹没的岩石和岸滩渐渐显露出来,这便是落潮流。海洋常常是波浪动荡的,但也有海面平静、水波不兴的时候;纵横惯通、遍布世界大洋的海流,也多沿着一定的海域和不同的水层流动。但潮流在海洋中却处处都有,在大多数海区,上下水层的流向和流速也都比较一致。大洋潮汐是在各个不同的大洋区域,各自在引潮力作用下,由于洋盆地形对引潮力的某些频率作共振响应形成的,它们各自有自己的旋转潮波系统。潮波从大洋传播到附属海后,便会形成各大洋附属海的潮汐。和潮位变化相似,潮流在大洋中流速较小,沿岸峡湾和水道处流速较大,我国杭州乍浦西南的钱塘江涌潮潮流,流速每小时可达7~8海里。潮流的周期一般和潮位周期相对应,有正规半日潮流,平均周期为12小时25分;正规全日潮流,平均周期为24小时50分;不正规半日潮流和不正规全日潮流等。在大多数情况下,如果潮位为半日潮,则潮流也是半日潮;如果潮位为全日潮,则潮流也是全日潮。按潮流的运动方向,可将其分为往复潮流和旋转潮流两种形式。往复潮流多发生在海峡、水道、江河口的狭窄港湾和沿岸处,由于潮波中每一种分潮的水质点的运动轨迹都是椭圆,在这些水域,地形使椭圆变窄,所以潮流水体主要在一个方向上往复运动。在前进的潮波中,高潮时流速最大,随后减慢,在半潮面时流速为零,此时称憩流或转流;接着在低潮时,流速又最大,尔后又减小,又转流。旋转潮流是潮流的普遍形式。在广阔海区,受地转偏向力作用,多数情况下潮流流向在北半球逐渐向右偏转。一个周期内沿着椭圆形轨道呈顺时针方向旋转360度,流速出现两次最大、两次最小,没有憩流现象;在南半球流向逐渐向左偏转,一个周期内沿着椭圆形轨道呈逆时针方向旋转360度。受分潮潮流叠加及海流或径流影响,旋转潮流短时间内也会出现“倒转现象”,即在北半球呈逆时针方向旋转,南半球呈顺时针方向旋转的现象。我国海区的潮流,远海弱,近岸强;东海和黄海较显著,渤海和南海较弱;开阔海域多为旋转式潮流;近岸、岛礁和河口区多为往复式潮流。渤海以不正视半日潮流为主,且多为复式,渤海海峡某些水域,不正规全日潮流较强,老铁山水道流速最大,每小时3~4海里。黄海潮流以旋转式居多,除烟台近海和渤海海峡外,都是正规半日潮流。中央海区流速小,近岸大,西部小于东部;吕泗、小洋口及斗龙港以南海域,流速最大为每小时5~6海里。东海潮流,外海弱,多为旋转式;近岸强,多为往复式,但在长江口附近的佘山海域处则是旋转式。流速以长江口、杭州湾和舟山附近海域最强,最大可达到每小时6~7海里;枯水季节,长江口潮界可上溯至安徽大通,全长700多千米。南海潮流较弱,流速每小时一般为1海里,中部一般每秒不超过几厘米;琼州海峡最大流速每小时可达5海里。对潮流流向和流速的预报,目前采用潮流表和潮流图两种形式。根据潮流的周期性,从实测海流中分离出潮流,利用公式计算出各分潮潮流的北分量和东分量,然后合成为潮流的流向和流速,编制成潮流表。据此,可做出每小时甚至各个时刻的流向、流速预报。在半日潮占优势的海区,以某一主港的高潮时刻为标准,根据各测站的观测资料,可计算出高潮进刻及其前后6小时共计13个时刻的流速和流向,并可据此绘制出各时刻的半日潮流图。我国海洋局第一海洋研究所根据修日晨“惟有引潮天体星下点处的引潮力才能准确地表引潮力场的力学特征”理论,编制的潮流场永久预报图,可查算海区内任一地点、任一时刻的潮流流向、流速,以及每天最大涨、落潮流的发生时刻及流向、流速。&
海水为什么能不断流动?
&文章来源:e世紀十萬個為什麼?&
海水會流動的原因,是跟“海流”有關,因它的速度慢,所以我們不易察覺,也因為有它,大量的海水才能從一個地方,流向另一個地方。海流是海洋裡最重要的現象。不管在海岸邊、海洋中、海洋表面、海水深處,到處都有它的蹤跡。海流的種類相當複雜,人們通常會用幾種方法來探測它。譬如:根據海水的顏色來判別,因溫度高,含鹽多,就呈深藍色;觀察海水溫度高低來區別海流;根據船行方向的變化來察覺它;在海裡放置有標記的漂流物,再觀察漂流物的流向;將鉛錘綁著線投到海裡,錘在水中的線傾斜,就知道這裡有海流。海流的引起,可能是受到月亮的引力,以致於海水被吸起,形成海潮。這個引潮力,一邊使海水上下漲落,同時也使海水在水平方向流動,就成海流。另外,還有許多的原因會形成各種海流,譬如「風海流」、「坡度流」和「密度流」,這些都跟氣象有關。&
海洋中的河流
&文章来源:摘自中华人民共和国科学技术部网站
哥伦布在横渡大西洋前往圣萨尔瓦多的时候,发现蔚蓝色的海洋中,有一道深蓝色的河流自东向西流动着。这时,帆船快速地随波漂流。哥伦布在日记中写道:“我注意到海水明显地自东向西流动,好像上帝驱使的一样”。其实,哥伦布看到的那道深蓝色的“河流”就是海流。海流是海水大规模相对稳定的运动,它遍及世界各个大洋,组成一个个好似封闭的循环。海流的运动有很多奇怪的地方。首先,它运动的方向会在惯性作用下发生偏转。这个现象是物理学家科里奥利首先提出来的,人们就称这种力叫“科氏力”。假设在没有科氏力作用下,海洋中运动的船只会沿着直线行进。然而,在科氏力作用下,船只的前进方向就会改变。在地球的北半球,偏转的方向会向右。除了这个偏转特性以外,海流的运动还有稳定的特性。为什么我们说时常咆哮的大海是稳定的呢?这是和大气的运动比较而言的。尽管大气和海洋的运动都是由太阳辐射引起的。然而,大气的热源是下面由太阳照热的大地,而海洋的热源就是上面的太阳。在表示大气的循环的实验中,我们对容器的底部进行加热,液体在受热以后会发生明显的对流运动。而在表示海洋运动的实验中,加热容器的位置不是在底部而是液面,我们看到虽然上面已经烧开了,但是,下面的温度依然很低。容器中的小鱼依然悠闲地游动着。当太阳的照到海洋表面后,表层海水会先热起来,而后才是下层的海水,海水整体升温的速度非常缓慢。由此产生的运动也会十分的稳定。除了以上偏转和稳定的特性之外,海洋还有一个“薄壳”特性。位于太平洋中部的马里亚那海沟是海洋中最深的地方,它的最深处达到11000米以上。这个数字表示什么呢?举例来说,如果把陆地上最高的山峰喜马拉雅山填入到这个海沟中,山顶离海平面地距离依然有2000多米。所以,
人们总用深邃来描述形容海洋。但是,如果把海洋的深度和宽度进行比较的话,就会发现:即使拿马里亚那海沟来做纵横比,大海从垂直方向来看还是薄薄的一小层。好像鸡蛋壳一样,这就是海洋的薄壳特性。在掌握了以上三个特性以后,我们就可以清楚认识海流的运动。它们就像人体的血液循环一样,那巨大的大洋环流,好比是几条“大动脉”、规模较小的海流则是数不清的“微血管”
。虽然我们不能直观地感受到海流的存在,但是它影响着海洋生物、陆地生物和我们人类,它是地球生命生存繁衍的重要基础。
大洋“巨河”
在大洋之中,有着许许多多由各种海流构成的复杂的大洋环流系统,被称为洋流。洋流中的第一“巨河”要算墨西哥湾暖流(简称湾流)湾流确有独具一格的雄姿风采,它的宽度60-80公里,流层厚度约700米,总流量每秒达7400万-9300万立方米,比第二条大洋流——北太平洋上的“巨河”——黑潮要超出近1倍。若与我国的长江相比,大约要超过2600倍。过去人们对大洋环流的起止点很难确定,现在利用卫星遥感技术可以解决这个难题。湾流是由大西洋热带海域中的几条洋流汇台而成的,其源头来自赤道两侧的北赤道洋流和南赤道洋流。前者循小安的列斯群岛向北流去。后者在巴西北部海域分为两股:北股分支为圭亚那暖流;南股主流横穿加勒比海,进入美国东部的墨西哥湾,然后便以每昼夜约150公里的速度经佛罗里达海峡流人大西洋,而被改称为佛罗里达暖流。最后它又与奔腾北上的北赤道洋流汇合,共同组成举世闻名的墨西哥湾暖流。在到达加拿大东侧海域后,这股强大的洋流又改称为北大西洋暖流,它借助地球的偏转力,特别是强大的西北风的威力,浩浩荡荡地一直奔向巴伦支海。湾流的水温很高,盐分特重,水体呈深蓝色,这在卫星影像图上可明显与其他海水区分开来。尤其是在冬季,湾流的水温要比周围海水高出8℃以上,加上流量极大,因而对沿途气候产生很大的影响,使得等温线在北大西洋东北引人注目地向北凸出。湾流给西北欧带来的热量,若按大陆沿岸线的平均值估算,每公里约相当于6000万吨煤炭燃烧的能量,使平均气温比北半球其他同纬度地区高出16-20℃。虽然东北欧已地处寒带,但受湾流的影响,港口终年不冻,降雨量也特别充沛,沿途山坡和平原林木葱笼,花草茂盛,呈现出一派温带的自然风光。在北太平洋也有一股强劲的洋流,如一条巨大的江河,自南向北滚滚流淌着。它就是洋中第二“巨矿”——黑潮。黑潮从我国台湾东侧流入东海后继续北上,过吐噶喇海峡后再沿日本列岛两侧海域流向东北,然后离开日本海岸婉蜒东去,并逐渐散开。黑潮北上的行程约4000公里,加上续流全程约6000公里,通常宽度150公里,最大宽度达300公里,但流速只有每小时
3-10公里,因而流量有
3000万立方米/秒,在洋流中它只能屈居第二黑潮的水并不黑,甚至比一般海水更为清澈透明,能见度达30-40米。只因黑潮海水盐分高,易吸收阳光中的红、黄色光波,偏重散射蓝色光波,所以人们往下看海水时,海水成了蓝黑色。黑潮由北赤道流转变而来,具有水温高的特点,即使是在冬季,表层水温也不低于20℃。由于拥有大量的热能,黑潮的部分暖水直接或间接参与了陆架海区的环流。如黑潮流过东海在重返太平洋之前,于日本九州南部海面分出一个小分支北上,形成对马海流。在到达济州岛西南海域时又一分为二:一支折向东北,穿过朝鲜海峡后奔向日本海;另一支折向西北,沿黄海东侧北上,穿过渤海海峡后向渤海流去,称之黄海暖流。黑潮给沿途的气候带来很大的影响。为此,科学家可以通过对冬季黑潮水温的变化,预测来年的气候。例如,当进人秋末冬初时,只要测出吐噶喇海峡的水温比往年平均水温高时,我国北部平原地区来年春季的降雨量会比常年多、对中国、日本等国气候影响最大的是黑潮的“蛇形大弯曲”。黑潮的主干流有时会形如蛇行那样弯弯曲曲。如果这种“蛇形大弯曲”远离日本海岸,那么沿岸气温将降低,变得寒冷干燥;相反,则沿岸气温升高,空气温暖湿润。
黑潮是什么?
黑潮不是潮,而是太平洋的一支暖流,是世界上著名的海流之一。為什麼把牠叫黑潮呢?難道它的海水是黑色的嗎?其實,黑潮的水並不黑,只是因為黑潮水雜質少,清澈透明,可以看到水下40公尺深的地方。每當太陽照射到黑潮海面時,清澈的海水吸收了較多的紅、黃等色的長波光,而藍色光大部分被反射回來。所以黑潮的海水與周圍渾黃的海水截然不同,呈藍黑色,如同大海裏飄著一根黑色綢帶。又因為牠流動很快,像潮水一樣,所以人們就習慣稱牠為黑潮。黑潮由北赤道流轉變而成,水溫和鹽度較高。牠的表層水溫即使在冬季也不低於20℃。因此,人們又稱牠為黑潮暖流。黑潮從菲律賓東北部經臺灣東側流入東海,繼續北上,在日本九州南部海面一分為二:一支折向東北,奔向日本海;另一支折向西北,進入中國的北黃海,並穿過渤海海峽流入渤海灣。&
黑海海底发现世界第六大河流
文章来源:金桥科普
英国科学家首次在黑海海底约350米深处的海床发现了可以让泰晤士河相形见绌的海底河流,其流量大小是泰晤士河的350倍,流程约2500公里,宽几公里。和陆地上的河流一样,海底河流也拥有航道、支流、冲积平原、急流甚至瀑布。科学家表示,如果这条河流在陆地上被发现,以流经它的水量来计算,将是世界第六大河流。声纳扫描显示,世界上的很多海洋中都存在弯曲航道,因此,科学家一直认为海底河流是有可能形成的。而这次发现的河流,是科学家首次发现的海底河流。英国利兹大学的研究团队使用一个海底机器人扫描了土耳其附近的海床,结果显示,这些河道蜿蜒曲折,河道中水分的盐度要高于海水的盐度,同时含有大量泥沙。研究人员表示,从地中海出发的高盐度海水在流向黑海(其中的海水盐度很低),经过博斯普鲁斯海峡时,飞溅的盐水像河流一样沿着海床流动,开辟出一条航道以及很多深深的堤岸,形成了该海底河流。新发现的这条海底河流或许可以帮助科学家解释生命如何在深海水域中存活。利兹大学地球和环境学院的丹·帕森斯解释说,这条河流携带着沉积物和生命生存所需要的营养物质,生命因此得以存活。研究人员表示,这条海底河流同陆地上河流的主要区别是,水流在弯道四周流动,水采用螺旋状的方式前进,与陆地上河流的行进方式相反。海底河流的航道同海沟不一样。在地质学上,海沟被认为是海洋板块和大陆板块相互作用的结果。密度较大的海洋板块以30度上下的角度插到大陆板块的下面,两个板块相互摩擦,形成长长的“V”字形凹陷地带,这就是海沟。而海底河流缓慢而弯曲地流动,并且通过侵蚀航道底部的淤泥并让其堆积,从而像陆地上的河流一样形成了堤岸。帕森斯发现,黑海海底的河流流速约为每小时6.4公里,航道水流量每秒约有22000立方米,是欧洲最大河流莱茵河的10倍多。该海底河流的发现对于试图在这些区域进行开采的石油公司也非常重要。
湾流与黑潮:海洋中的“暖气管”
&文章来源:《中国海洋报》
海洋中的暖流所蕴藏的巨大热能以及对气候的影响,引起了各国科学家的广泛关注。其中,最引人注目的是湾流与黑潮。湾流不是一股普通的海流,而是世界上第一大海洋暖流,亦称墨西哥湾(暖)流。墨西哥湾流虽然有一部分来自墨西哥湾,但它的绝大部分来自加勒比海。当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后,便进入加勒比海,通过尤卡坦海峡,其中的一小部分进入墨西哥湾,再沿墨西哥湾海岸流动,海流的绝大部分是急转向东流去,从美国佛罗里达海峡进入大西洋。这支进入大西洋的湾流起先向北,然后很快向东北方向流去,横跨大西洋,流向西北欧的外海,一直流进寒冷的北冰洋水域。它的厚度为200米~500米,流速2.05米/秒,输送的水量比黑潮大1.5倍。湾流蕴含着巨大的热量,它所散发的热量,恐怕比全世界一年所用燃煤产生的热量还要多。由于它的到来,英吉利海峡两岸的土地每年享受着湾流带来的巨大热能。如果拿同纬度的加拿大东岸加以对照,差别更为明显:大西洋彼岸的加拿大东部地区,年平均气温可低到零下10℃,而同纬度的西北欧地区可高到10℃。为此,前苏联工程师舒米林和波里索夫曾精心设计过一个调动两洋海水的庞大工程,设想利用暖流来改造地球上的气候。他们建议造一条长74000米、高50米~60米的巨型堤坝,将白令海峡截断,然后在坝体内安装几千台抽水机,把太平洋的海水抽入北冰洋,从而造就一股强大的暖流,通过北极地区流入大西洋。这样,暖流便使沿途的西伯利亚和北美洲的寒冷气候变暖。相反,也可以把北冰洋的海水抽入太平洋,从而使大西洋的湾流进入北冰洋,经北冰洋流入太平洋。这股暖流就会融化北冰洋的浮冰,使高纬度广大寒冷地区变暖。他们为这一工程的前景描绘了一幅美丽的图画:北冰洋的冰雪消融了,成为长年通航无阻的国际航线,苏联近万公里的北冰洋海岸线全部解冻,热带向北延伸。温暖的北冰洋将为人类提供极其丰富的鱼虾和矿产……但是,美国科学家盖尔哈撒韦则另有灼见,他设想从格陵兰到挪威建筑一条长约1700公里的海上大坝,把北冰洋和大西洋拦腰截断,阻止大西洋暖流进入北冰洋。他认为,如果大西洋温暖的海水把北冰洋巨大浮冰融化,便会造成悲剧的冰河时代。黑潮是世界海洋中第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青,所以被称为黑潮。其实,它的本色清白如常。由于海的深沉,水分子对折光的散射以及藻类等水生物的作用等,外观上好似披上黛色的衣裳。黑潮由北赤道发源,经菲律宾,紧贴中国台湾东部进入东海,然后经琉球群岛,沿日本列岛的南部流去,于东经142°、北纬35°附近海域结束行程。其中在琉球群岛附近,黑潮分出一支来到中国的黄海和渤海。位于渤海的秦皇岛港冬季不封冻,就是受这股暖流的影响。它的主支向东,一直可追踪到东经160°;还有一支先向东北,与亲潮(亦称千岛寒流)汇合后转而向东。黑潮的总行程有6000公里。黑潮是一支强大的海流。夏季,它的表层水温达30℃,到了冬季,水温也不低于20℃。在我国台湾的东面,黑潮的流宽达280公里,厚500米,流速1节~1.5节(一节=1.852公里/小时);入东海后,虽然流宽减少至150公里,速度却加快到2.5节,厚度也增加到600米。黑潮流得最快的地方是在日本潮岬外海,一般流速可达到4节,不亚于人的步行速度,最大流速可达6节~7节,比普通机帆船还快。整个黑潮的径流量等于1000条长江。黑潮与气候关系密切。日本气候温暖湿润,就是受惠于黑潮环绕。我国青岛与日本的东京、上海与日本九州,纬度相近,而气候却差异不少。当青岛人棉衣上身时,东京人还穿着秋装;当上海已是“昨夜西风凋碧树”时,九州的亚热带植物依然绿叶扶疏。这是因为,海洋暖流对大气有直接影响。据科学家计算,1立方厘米的海水降低1℃释放出的热量,可使3000多立方厘米的空气温度升高1℃。而海又是透明的,太阳辐射能传至较深的地方,使相当厚的水层贮存着热量。假若全球100米厚的海水降低1℃,其放出的热能可使全球大气增加60℃!所以说,海洋长期积蓄着的大量热能,是一个巨大的“热站”,通过长期积蓄着的大量热能和能量的传递,不断影响着天气与气候的变化。然而,改造海洋暖流使气候变暖至今仍是“纸上谈兵”,能否可行并付诸实施,充分开发和利用海洋中积蓄着的热能,造福人类,还有待科学技术的发展和人类驾驭自然能力的提高,并将成为各国科学家亟待攻克的世纪难题。
海底也会发生战争:海底大地震
文章来源:中国海洋网
您以为只有陆地才经常发生地震吗?不,在深深的海底,也经常发生地震。据统计,全球80%的地震都集中在幽深的海底,特别是在太平洋周围海洋平均深度4000米以上,终年暗无天日的海沟里以及它附近与群岛区的深渊中尤为多见。海底地震是异常猛烈的。这些地震每年释放的能量,足以举起整座喜马拉雅山,其爆炸力可与10万颗原子弹相比。海底地震首先受到威胁的是航行在海上的船只。1959年春,前苏联客货轮“库鲁”号,正航行在堪察加沿海海域,突然,船身受到剧烈的震动,就像大铁锤不停地在船底撞击,顿时舵轮、雷达、罗盘全部失灵,海面上腾起无数水柱,周围弥漫着白色的泡沫。日,前苏联“坚定”号救护船正在距安克雷奇市250海里的公海上航行。突然,海底地震发生了。救护船在5分钟内,受到3次剧烈的震撞,其凶猛的程度,就像全速前进着的船只猛地冲撞上大块礁石一般。地震发生时,海底地壳便急剧地升降,迫使数千米深的海水水柱发生运动,在海水上层形成巨大而迅猛的波浪,这便是海啸。当波浪涌进浅水海域时,浪头骤然增高,好似海中耸立起一堵高墙,高高的水墙以迅雷不及掩耳之势奔扑而至,将沿途的一切房屋、树木、人畜、财产一口吞没而去,然后海啸波又卷土重来,就这样一进一退,无坚不摧地多次急剧往返,使波及地遭受无可挽回的洗劫。海底地震海啸波长很长,且传播速度快,在水深三四千米的大洋中,每小时可传播几十千米,有时竟达数百千米;在传播时,波高在1~2米,加以波长,一般难以使人们察觉,但与它传至浅海或近岸地,波浪叠加,波峰隆起,有的高达20~40米。此时,由于波浪能量不断集中,其巨大的破坏力是可想而知的。从实测得知,海底地震海啸对被冲击的海岸,每平方米的波压可达20~30吨。美国比斯开湾的一次大海啸,拍岸浪波压竟达每平方米90吨。据历史记载,日,大西洋欧洲沿海的葡萄牙首都里斯本发生海底大地震而引起大海啸,海水巨浪高达18米,海岸附近几乎所有的建筑物被怒涛摧毁,无数船只沉没,里斯本全城建筑仅在6分钟内被倾毁殆尽,10万人死于海啸巨浪之中,这突如其来的巨大破坏力,给海底地震海啸蒙上了神秘与恐怖的色彩。在近代,最大的一次地震海啸发生于100多年前的日,在印度尼西亚苏门答腊附近的喀拉喀托火山爆发,随之而来的巨浪,高达30多米,把整个村庄从地图上抹掉,死亡人数达3.6万。日,太阳刚落山,夕阳给日本三陆沿岸村镇涂上最后的余晖,晚餐之后,村民们陆续聚集在广场上纵情歌舞,原来他们正在庆祝当地的一个重大节日,正当男女青年们轻歌曼舞之际,大地发生了抖颤,可是这些狂欢者没有在意,20分钟后,有人看到海水在迅速后退,从未见过的海中礁石也裸露出峥嵘的面目,紧接着暴风骤雨般的响声由远而近,海面上升腾起了数十米高的“水墙”,排山倒海,呼啸而至。节日的狂欢者们还没有意识到这是怎么一回事时,翻腾的海浪便把他们全部席卷而去,接着是泥沙横飞,留下一片狼籍。日,可以说是夏威夷渔民灾难的日子。这天早晨,他们正在海边休息,突然看到前所未有的奇景:海水在急剧地退却,从未露过面的洋底竟一下子全暴露在光天化日之下,许多海鱼和海洋生物在洋底乱蹦乱跳。这些渔民们以为发生了奇迹,都争先恐后地去捉鱼,正当他们在为捕捉到大大小小的鱼类狂喜时,一阵阵海浪猛然袭来,把119位渔民全吞噬掉,永远含怨于海底。历史上最为有名的海底地震海啸首推公元前1450年间发生在地中海希腊东南的一座西雷岛上,那次由于海底地震造成火山爆发,竟将整个岛屿抛向高空,随后轰然巨响着坠入深深的海底。这次巨大的海啸,使西雷岛上的米若阿文化毁于旦夕。尤为令人震惊的是,月间在南美洲智利附近的海底发生的一系列大地震,其中最强烈的是发生在智利奇洛埃地区8.9级的地震引起的世界最大的一次海啸,其波及范围之广与能量之大,是所有海啸中绝无仅有的。海啸生成后,首先冲向智利海岸,毁坏港口设施,吞没渔民村镇,数以万计的人们无家可归。海啸引发的巨浪更以迅猛之势涌向整个太平洋海域,扑向南太平洋的新西兰、澳大利亚,在悉尼港口形成强大的漩涡,使港口内的船只受到重大的损失。海啸还扑向菲律宾、夏威夷群岛和日本海岸,并以707米每小时的平均速度到达夏威夷群岛,其速度可与飞机相比拟。其波高达9米,当它又以21小时奔完1.7万米的航程到达日本时,其波高仍在8米以上,并把日本本州岛的太平洋沿岸洗劫一空。尽管这次智利海啸波及日本前,日本已发出警报,其民众也已有了准备的情况下发生的,但损失仍然惨重。这次巨大的海啸最后直影响到前苏联境内的鄂霍次克海后方才罢休,足见其巨大的杀伤力了。海底之所以会发生地震,是由于海底地壳沿着海沟的俯冲作用的结果。这种地壳运动而形成的地震,其深度也有其规律,一般在海沟附近,地震震源较浅;向着大陆方向,震源的深度逐渐变大。如把这许多地震震源排列起来,便可组成一个从海沟向大陆一侧倾斜下去的斜面。这一倾斜的震源面,实际上标出了海底地块向大陆一侧俯冲下去的踪迹。
海浪泥沙加剧海啸威力
&文章来源:《中国海洋报》国际海洋版
据德新社近日报道,明斯特大学地理和古生物学学院海因里希.巴尔布格教授说,现有的科学模型将纯净的海水视为海啸的研究对象,而要研究海啸的破坏力,仅研究海浪的形状或高度是不够的,应该考虑到海浪裹挟的沉积物的数量和类型,这样才能对海啸的威力进行准确预测。在去年底印度洋海啸后,巴尔布格和同事前往印度和肯尼亚等遭到海啸袭击的地方采集土壤和泥沙样本,寻找海啸巨大破坏力的成因。他们发现,海啸引起的大潮中含有大量沙子和淤泥等固体颗粒,而这种潮水对建筑物和陆地的破坏力比纯净的海水更大。
海底大地震未必引发大海啸
&文章来源:《中国海洋报》
北京时间3月29日零时9分,印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生8.5级强烈地震。值得庆幸的是,这次海底大地震没有引发大海啸。那么,大海啸的发生与海底地震究竟是什么关系呢?海啸是一种具有强大破坏力的海浪,它掀起的惊涛骇浪高度可达十多米甚至数十米,犹如一堵“水墙”。这种“水墙”内含有极大能量,如果冲上陆地,往往对人类生命和财产造成严重威胁。另外,海啸波长很长,可以传播几千公里而能量损失却很小。正因为能量大、波及范围广,因此海啸的杀伤力是巨大的。去年12月26日,印尼苏门答腊岛附近海域发生大地震,并引发了大海啸,造成印度洋沿岸国家20多万人死亡。海啸通常由风暴潮、火山喷发、水下坍塌滑坡和海底地震等引发。其中,海底地震是海啸发生的最主要原因,历史上特大海啸基本上都是海底地震引起的。不过,海底地震未必一定就会引发大海啸。统计材料显示,在1.5万次海底构造地震中,大约只有100次能够引发海啸。地震海啸的产生,一般受海底地震震源断层、震源区水深条件、震级、震源深度等条件控制。比如,震源位于深水区比浅水区更易于产生海啸。当震源断层表现为平行错动时不会产生海啸,如果震源断层表现为倾滑,就可能引起海啸。此次发生8.5级地震而没有像去年年末的大地震一样引发巨大海啸,日本和美国的专家认为其中至少有三个原因:一是断层破裂的方向和上次不同。海啸的前进方向往往与断层破裂方向垂直。去年底的印度洋大海啸,断层破裂由南向北,海啸则向东和西两个方向冲去。专家推测,这次地震断层破裂方向由西北向东南,因此海啸向东北和西南方向冲去,上次受害严重的地区这次只有很小的海啸。二是地震震源处海水浅,因地震而涌动的海水量少。从出现断层的角度来看,震源水域的海水浅,海底平面上下变动小,涌动的海水少,这也可能是没有发生大海啸的原因之一。三是地震释放的能量下降。根据美国的观测,这次地震为8.7级,释放的能量是上次地震的三分之一;而日本气象厅观测结果为8.5级,释放能量仅是上次地震的六分之一。多数科学家认为,3月29日的这次地震是去年12月26日引发大海啸地震的“后遗症”。在俯冲断层地震中,断层一侧板块应力的释放,会引起另一侧板块应力和能量的积累,到一定程度就会释放并引起新一轮地震。这也可以解释为什么近期位于两大地质板块交界处的苏门答腊岛附近地区地震不断。实际上,一些科学家早在3月17日出版的英国《自然》杂志上就发表论文预言,该地区还会发生大地震。但也有一部分科学家说,这次地震的强度不是一般余震可以比拟的,因而有可能是新一轮板块“大冲撞”的表现。美国加州理工学院地质学教授凯利·西说,无论如何,这表明两大板块的冲撞仍然有足够的能量引起大地震甚至大海啸,加强预警才是应对之道。
深海“风暴”
在人们印象中,深海底是一个美丽幽静的世界。但海洋科学家们说:海底并不平静,类似于陆地上的飓风的各种激流,一年四季都在横扫一切。海洋科学家把这些激流称为海底“风暴”。海底“风暴”犹如强大的龙卷风,旋转着横扫海底,其破坏力极强,它会冲掉安装在海底的科学仪器,毁坏海底通信电缆,甚至可能危及海上石油钻井平台。早在1963年,当有海洋学家首次提出海底存在“风暴”时,立即遭到了学术界同行们的无情反击,许多物理学家和海洋学家都认为所谓海底“风暴”纯属一派胡言。他们认为,从物理学的角度分析,海底“风暴”是不可能存在的,因为海底受到上层水的重大压力,表层海流影响不到海底,而且广阔的海底布满岩石和植物,因此,海底的水流速度不可能超过每秒数厘米。直到20世纪80年代,还很少有人相信海底“风暴”的存在。但到了20世纪末,已有越来越多的海洋学家开始认识到海底的确有“风暴”存在,它们常常光顾一些神秘的海域,海水以高达每秒50厘米的速度流动。在这些海域,这种海底“风暴”每年要发生5到10次。那么海底“风暴”是怎样产生的呢?科学家认为,海底“风暴”的爆发,是海洋和大气运动的能量集聚到一定程度的结果。首先出现的是旋涡,大面积的海水连续不断地作旋涡状运动,搅动海中的洋流,带动海底水流速度加快。近来,卫星拍摄的世界海洋图像表明,世界各地的海洋中均有旋涡存在。海洋学家们开始仅认为是旋涡把能量带到了海底。但是,光有旋涡还不足以引起海底“风暴”,于是海洋学家们又认为:海底“风暴”吸收的能量,还来自在海底婉蜒流动的深海洋流。当旋涡带动深海水朝某一方向流动时,一些洋流也开始向某一方向流动,于是洋流和旋涡造成的激流融为一体,形成了速度更快的洋流,这就是海底“风暴”产生的前兆。另一个起决定作用的因素是大气风暴。如果大气风暴持续数天光临某一海域,持续的时间越长,海浪就越凶猛,传递到海底的能量就越多。当这些能量与洋流和旋涡融合而成的激流结合在一起时,海底“风暴”就产生了。海底“风暴”非常壮观,它袭来时,海底也会产

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