海水的破壞力是非常巨大的。首先是冰的膨脹力。淡水隨溫度降低而密度增大,4℃以下,隨著溫度下降,水的體積卻要加大,這就是水的反常膨脹。小瓶中的水結冰,往往把小瓶脹裂就是這個緣故。海水也有這個反常特性,隻是海水呈現最大密度的溫度不是4℃,而是隨海水鹽度的高低而變化,一般要在零下2℃以下。以這個溫度為分界,氣溫再下降就會引起海冰的體積膨脹。此外,海冰膨脹還有一個因素,那就是海冰中的“鹽泡”。在海冰形成過程中,海水中的鹽大都析出來,進入未結冰的海水中,但也有少部分鹽被冰包圍起來,形成一個個“鹽泡”。隨著氣溫的降低,海冰中大量的“鹽泡”也凍結成冰,致使冰的體積更加脹大。冰的膨脹力十分驚人,能把船體擠壓得變形,使船艙破裂進水,甚至破壞港口、碼頭和海中的軍事設施。
其次是海冰在風和海流作用下產生的推力。這是海冰破壞力的主要形式。有些海中建築物在凍冰時倒於海中,就是海冰的巨大推力造成的。
還有就是移動的冰撞擊物體時產生的衝擊力。冰的質量越大,漂移的速度越快,撞擊物體時產生的衝擊力也越大。例如,一個厚30厘米、麵積為1000平方米的冰塊,若漂移速度為0.5米/秒,則撞擊物體時可產生100噸的衝擊力。當行駛的艦船和漂移的冰塊或冰山相撞時,兩者共同的撞擊力就會更大,造成更嚴重的損失。
現代的艦船一般都裝有導航和水下探測設備。但這也不能絕對保證其在冰塊、冰山活動區航行的安全。
1912年4月10日,英國白星航運公司的海上“豪華宮殿”——大西洋郵輪“泰坦尼克”號,從英國南部城市南安普敦港起航,開始了橫渡大西洋、直駛紐約的處女航。這是一艘排水量6.6萬多噸的巨型輪船,船內設施在當時世界上是無與倫比的,英國人把它稱為“永不沉沒的海上皇後”,將它視為自己的驕傲。當然,第一批乘客也自感無上光榮。
4月14日午夜鍾聲響過不久,在紐芬蘭島東南380海裏處,“泰坦尼克”號與漂浮的冰山相撞。這座冰山露出水麵的部分約十七八米高,低於“泰坦尼克”號的甲板高度,但水麵以下部分暗藏的冰山“底盤”卻很大。堅硬的冰山,擦撞了船頭水下右舷的底艙部分,雖然沒有撞擊破洞,但是使撞擦處的幾塊鋼板中凹,板端鉚釘崩脫而向外張開,形成了長達幾百米的一道口子,占船全長的1/3,劃穿了右舷前部的6個艙,前5艙都有水密艙,而第六艙偏偏沒有水密艙,大量海水乘虛而入,洶湧地灌進艙內,灌滿一艙又一艙。從深夜11點40分擦撞,到淩晨2點18分全船沉沒,“泰坦尼克”號隻在海麵上支持了兩個多小時。當時船上有2201人,隻有711人生還。
“泰坦尼克”號撞到巨大冰山沉入大西洋底之後,其原因一直是個謎。1985年,美國深水研究專家羅伯特·巴拉爾特,在距紐芬蘭東南方680千米的水下3795米處,發現了該船的殘骸,他借助遙控水下攝影儀拍攝了數張照片。
1993年夏天,一個由英、美兩國專家組成的探險小組對“泰坦尼克”號殘骸進行了5次探測。他們采用深水機器人和小型載人潛艇,多次靠近該船殘骸,打撈上許多錢幣、器皿、懷表乃至船體碎塊。1993年9月中旬,在紐約舉行的一次美國船舶製造和機器製造專家研討會上,有關專家學者提出了事故分析結果報告。他們的結論是:如果當時設計這艘最大、最豪華郵輪的人員在製造過程中不偷工減料的話,“泰坦尼克”號的沉沒或許可以避免,即使出事也不至於造成如此慘重的傷亡。專家們在會上強調指出,英國貝爾法斯特市沃爾弗造船廠的設計人員,完全按照當時造船的技術標準來鉚接船體,可是“泰坦尼克”號船殼卻采用了質量較差的鋼材,它在低溫下容易發脆和開裂。優質鋼材受到撞擊時隻是彎曲或變形,而“泰坦尼克”號的鋼質船殼在大西洋冰海中撞上冰山時,竟像玻璃那樣裂開。因此,美國造船工程師弗·卡爾茨蓋在研討會上的最新研究結果的總結中說,這場慘劇可以說是難以避免的。
時隔47年,1959年1月30日,丹麥“漢斯·賀托福特”號輪船,在格陵蘭島法韋爾角東麵120海裏處,再次上演了一出與冰山相撞的悲劇,造成90多人喪生。輪船在與冰山相撞不久即沉沒。
魔海形成之謎
為了解開馬尾藻海的形成之謎,1925年美國生物學家威廉·比勃博士率領探險船“阿克喬爾”開始了對馬尾藻海的科學調查。盡管“阿克喬爾”號是一艘不足500噸的木製小船,但它卻可以為在馬尾藻海進行探險考察提供各種服務。首先,該船設計得很獨特,它的船體裝著帶刃的金屬物,足以切開密密麻麻的果囊馬尾藻。其次,船的推進器也經過了一番特殊處理,能有效地防止海草的糾纏。再次,船底還安裝了鋒利的玻璃片。為了能看清海中的生物,船上還安裝了強光燈。
正是依靠這些獨特的裝置,“阿克喬爾”號才能在馬尾藻海安全航行了6個月之久,進行了多學科的海洋考察,發現了許多稀有海洋生物。
以前,人們普遍認為,馬尾藻海中的海草,隻不過是生長在西印度群島一帶的海草,被暴風雨所席卷、漂流後滯積在馬尾藻海的。比勃博士的考察表明,馬尾藻海的海草是當地土生土長的獨特的海洋生物。例如,一種小魚,它的體色、模樣均和果羹馬尾藻相似。正是依靠這種出色的保護方法,這種魚才達到了生存的目的。
比勃博士後來又乘坐深海潛水球“巴切斯菲”號潛入海底考察。這兩次的“魔鬼海”探險,使他的名字傳遍全球。
在第二次世界大戰中,英國奧茲明少校曾親自駕船體驗了“魔鬼海”的恐怖。
當他進入馬尾藻海後,隻見一片綠野發出令人作嘔的奇臭,海藻的表麵有極大的黏性,吸住人的手後,會拉出一道血痕。
到了晚上,這些海草像蛇一樣爬上船的甲板,似乎要將船裹住不放。為了航行,奧茲明隻好把這些海草掃掉。但是,掃掉前麵的,後麵又跟著不斷伸來,結果,越來越多。一會兒海草就爬滿了甲板。經過一番艱難困苦的搏鬥,奧茲明筋疲力盡地逃出了魔藻海。
黑潮之謎
黑潮是世界海洋中第二大暖流。隻因海水看似藍若靛青,所以被稱為黑潮。其實,它的本色清白如常。由於海的深沉,水分子對折光的散射,藻類等水生物的作用等,外觀上好似披上黛色的衣裳。
黑潮由北赤道發源,經菲律賓,緊貼中國台灣東部進入東海,然後經琉球群島,沿日本列島的南部流去,於東經142度、北緯35度附近海域結束行程。其中在琉球群島附近,黑潮分出一支來到中國的黃海和渤海灣。渤海灣的秦皇島港冬季不封凍,就是受這股暖流的影響。它的主支向東,一直可追蹤到東經160度;還有一支先向東北,與親潮彙合後轉而向東。黑潮的總行程有6000千米。
黑潮是一支強大的海流。在台灣省東部,流寬280千米,厚500米,流速1.825~2.735千米/小時;入東海後,雖然流寬減少至150千米,速度卻加快到4.5625千米/小時,厚度也增加到600米。黑潮流得最快的地方是在日本潮呷外海,一般流速可達到7.3千米/小時,不亞於人的步行速度,最大流速可達10.95~12.775千米/小時,比普通機帆船還快。整個黑潮的徑流量等於1000條長江。
黑潮與氣候關係密切。日本氣候溫暖濕潤,就受惠於黑潮環繞。中國青島與日本的東京、上海與日本九州,緯度相近,而氣候卻差異不少。當青島人棉衣上身時。東京人還穿著秋裝;當上海已是“昨夜西風凋碧樹”時,九州的亞熱帶植物依然綠葉扶疏。日本有句農諺:“問荒年熟年,看海洋變遷。”說的就是黑潮對氣候的影響。在中國,有人把黑潮比喻為“旱澇預報員”。因為黑潮流動位置的偏移,對中國沿海地區天氣旱澇有明顯的影響。
1953年,黑潮偏離了常年的軌道,大約向南移動了170千米,就在第二年中國江淮流域出現了百年未見的大水。
1957年,它又一次偏離了常軌,平均位置向北移動,長江流域發生了嚴重的幹旱。
1958年,它再次北偏,結果,長江流域再次發生幹旱,同時,華北有澇情。
類似的情況還發生了好幾次。經過中國氣象工作者的研究,找到了其中的規律性。
原來,海洋水溫對大氣有直接影響。據科學家計算:1立方厘米的海水降低l℃釋放出的熱量,可使3000多立方厘米的空氣溫度升高。而海水又是透明的,太陽輻射能傳至較深的地方,使相當厚的水層貯存著熱量。假若全球100米厚的海水降低l℃,其放出的熱能可使全球大氣增加60℃。可見,海洋長期積蓄著的大量熱能,成為一個巨大的“熱站”,通過能量的傳遞,不斷地影響著天氣與氣候的變化。
另外,高溫的黑潮與北方相對低溫的海水之間存在著明顯的溫度差,形成了一條很強的海洋鋒區,通過海洋與大氣間的相互作用,就會使氣候發生變化。大氣鋒區正是冷暖空氣交界的地方,從而也是降雨的區域。所以,當1953年黑潮位置南移後,海洋鋒區也南移,使大氣鋒區和雨帶也相應偏南。第二年,江淮流域雨水增多,出現水災。1957年和1958年,黑潮北移後,大氣鋒區和雨帶也相應偏北,造成了長江流域梅雨空缺,出現了旱情。
大洋中的暖流所蘊藏的巨大熱能和對氣候的影響,引起了人們的關注。
1911年,美國國會展開了一場激烈辯論。辯論的內容不是軍備預算,也不是總統候選人名單,而是一件關於搶奪海流的提案。
議員們為什麼要搶奪海流呢?他們要搶奪的不是一股普通的海流,而是世界上第一大海洋暖流———灣流。
對於灣流的存在,人們早已知曉。1513年,西班牙海軍上將蓬薩·德·列奧涅率領一支艦隊遠航來到北美洲,準備在佛羅裏達岸邊下錨碇泊。正當海員們忙碌不已時,人們突然發現,艦隊中一艘船獨自向北漂去。人們叫著,喊著,但毫無用處。列奧涅海軍上將下令該船水兵迅速歸隊,但海洋中的一股神秘的力量卻在繼續驅趕著漂船。那艘船上的水兵經過一番拚搏,好不容易才把船開了回來。
這種現象引起列奧涅的注意,經過調查,發現佛羅裏達半島附近洋麵上有一條海中“河流”在浩浩蕩蕩地奔流。這就是聞名世界的墨西哥灣流。
其實,這是一種誤解。灣流雖然有一部分來自墨西哥灣,但它的絕大部分來自加勒比海。當南、北赤道流在大西洋西部彙合之後,便進入加勒比海,通過尤卡坦海峽,其中的一小部分進墨西哥灣,再沿墨西哥灣海岸流動,海流的絕大部分是急轉向東流去,從美國佛羅裏達海峽進入大西洋。這支進入大西洋的灣流起先向北,然後很快又向東北方向流去,橫跨大西洋,流向西北歐的外海,一直流進寒冷的北冰洋水域。它的厚度200~500米,流速123米/秒,輸送的水量比黑潮大1.5倍。
灣流蘊含著巨大的熱量,它所散發的熱量,恐怕比全世界一年所用燃煤產生的熱量還要多。由於它的到來,英吉利海峽兩岸每1米長的土地享受著相當每年燃燒6萬噸煤所發出的溫暖。如果拿同緯度的加拿大東岸加以對照,差別更為明顯:大西洋彼岸的加拿大東部地區,年平均氣溫可低到零下10℃,而同緯度的西北歐地區可高到10C。
正當北歐人民享受灣流帶來的溫暖時,貪婪成性、損人利己的美國議員們,對這股暖流垂涎三尺,想築一道海上堤壩,把灣流擋住,強迫它改變流徑,沿美國東海岸北上,從而把巨大廉價的天然“暖氣管”接到自家門口享用。
議案一提出,有人拍案叫好,有人提出異議,理由是:“一旦暖流被迫改道,沿美國東海岸北上後,冬季寒冷的大陸與溫暖的海洋之間會產生一個明顯的氣壓差:陸地冷,氣壓升高;海麵暖,氣壓降低。結果風從陸地吹向海洋,美國大陸仍然享受不到這份溫暖。”
於是,這個奇特的提案沒能通過。80多年過去了,灣流仍然按照原來的路線歡快地流著。
也許是受美國搶奪暖流提案的啟發,利用暖流改造地球氣候的設想,後來接二連三地出現。
前蘇聯工程師舒米林和波裏索夫曾精心設計了一個調動兩洋海水的龐大工程,建議造一條長74000米、高50~60米的巨型堤壩,將白令海峽截斷,然後在壩體內安裝幾千台抽水機,把太平洋的海水送入北冰洋,從而造一股強大的暖流,通過北極地區流入大西洋。這樣,暖流便使沿途的西伯利亞和北美洲的寒冷氣候變暖。相反,也可以把北冰洋的海水抽入太平洋,從而使大西洋的灣流經過北冰洋,流入太平洋。這股暖流就會融化北冰洋的浮冰,使北緯度廣大寒冷地區變暖。
他們為這一工程的前景描繪了一幅美麗圖畫:北冰洋的冰雪消融了,成為長年通航無阻的國際航線,前蘇聯4800多千米的北冰洋海岸線全部解凍,熱帶向北延伸。溫暖的北冰洋將為人類提供極其豐富的魚蝦和礦產……
美國科學家蓋爾哈撒韋則另有灼見,他設想從格陵蘭到挪威建築一條長約1700千米的海上大壩,把北冰洋和大西洋攔腰截斷,阻止大西洋暖流進入北冰洋。他認為,如果大西洋溫暖的海水把北冰洋巨大浮冰融化,便會造成悲劇的冰河時代。
日本科學家地崎字三郎也富有想像力地提出建議:填平深20千米、寬10千米的韃靼海峽,以阻擋來自鄂霍次克海的寒流南下,提高日本海域的海水溫度,使日本北海道和東北地區氣候轉暖。
改造海洋暖流使氣候變暖至今仍是“紙上談兵”,能否可行並付諸實施,還得看科學技術的發展和人類駕馭自然能力的提高。
海麵為何有高有低
先進的衛星探測技術的發展,使人們發現海洋和陸地一樣,也有著一定的起伏。經探測發現,全球海洋的海麵有三個較大的隆起區,分別位於澳大利亞東北的太平洋,北大西洋,非洲東南的印度洋。此外,衛星探測還發現有三個較大的凹陷區,其中凹陷最深的是印度半島以南的印度洋,其次是加勒比海,還有一個是美國加利福尼亞以西的太平洋。
自由流動的水組成的海麵為什麼會有起伏?
人們知道,地球上所有的物體都受地球引力作用,離地心愈遠,引力愈小。靜止液體的表麵應當與重力垂直,否則的話,重力的差異,將促使液體流動,直到其表麵各國點都具有相同的重力值時為止。
然而,地球是一個龐大而複雜的固體,它內部各處質量分布並不均勻,在質量較大的地方,就會在海麵上產生正重力異常,反之則產生負重力異常。於是,“負異常”處的水便會在重力吸引下向“正異常”處流動,直到取得平衡為止。這樣,在“負異常”處產生低窪的水麵,而在“正異常”處產生隆起的水麵。
那麼,在大洋之下的地球內部為什麼會出現這些重力異常區呢?
這是由這種海麵起伏區的大地構造位置所決定的,因為它們沒有什麼共性(至少是目前人們還沒有認識到)。比如,海麵凹陷區之一的加利福尼亞以西的太平洋,在大地構造位置上相當於東太平洋中脊的位置。按理說這裏應是地幔突起的部位,應具有較高的重力值,然而現在這裏卻是負異常區。我們知道,太平洋中脊還繼續向北、向南延伸,而這個海麵凹陷區並沒有同樣的伸展。另外兩個海麵凹陷區,也是具有完全不同的地質構造的地區,為什麼卻會表現出相同的海麵凹陷效應呢?
不久前,美國科學家發現地核表麵也有著高低不等的起伏,這使人們猜測海麵的起伏也許是深處地核起伏的反映。
但到底海麵為何有高有低,至今仍沒有令人滿意的解釋。