是什么力量让船只在航行过程中神秘地慢了下来?

2020-07-22 15:09:04 来源: 科技日报

1893年,挪威探险家南森在西伯利亚北部探险时经历了一种奇怪的现象:他的船被一股神秘力量控制,速度慢了下来,他几乎无法前行,更不要说恢复正常船速了。1904年,瑞典物理学家和海洋学家艾克曼在实验室展示了盐水和淡水交界处表面下形成的波浪,这种波浪构成了西伯利亚地区北冰洋的上层部分,能和船相互作用产生拖力。

这一现象被称为“死水效应”,发生在不同密度的水(盐度或者温度不同)交汇的地方,在所有的海洋中都能看到。是什么力量让船只在航行过程中神秘地慢了下来,甚至停滞不前,哪怕引擎还在正常运转呢?据科学家观察,“死水效应”会引发两种拖曳现象。首先是南森发现的产生波浪的拖力,它引发恒定的不正常低速;其次是艾克曼发现的产生波浪的拖力,其特征是被困船只中出现速度震荡波。“死水效应”产生的具体原因仍然不得而知。

为解决这一谜题,法国科学家使用数学方法对不同的内波进行分类,并分析了亚像素级的实验图像。研究表明,这些速度变化是因为水中产生了特定的波浪,就像起伏的传送带一样,让上面的船来回移动。他们表示,艾克曼发现的振荡区域只是暂时的,随着振荡幅度越来越小,船最终会逃逸出来。近日,一支由法国国家科学研究中心和普瓦捷大学组成的跨学科团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的研究论文解释了该现象:困在死水中的船速会发生变化,是因为波浪像起伏的传送带那样,让船在上面来来回回振荡,就像汽车行驶在崎岖不平的道路上,船速自然就减慢了。

这一研究是关于“亚克兴战役”大型项目的一部分。公元前31年的亚克兴战役期间,埃及艳后克娄巴特拉的大型船队败给了屋大维的弱小船队,是不是拥有海峡所有特征的亚克兴海湾用“死水效应”困住了埃及艳后的海军呢?根据传说,这场战役的失败是因为“吸盘鱼”(也就是鮣鱼)牢牢吸住了埃及船队,让它们动弹不得。但现在,法国科学家给出了这场战役失败的另一个解释。

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