第三章 海洋中奇妙的自然现象

海洋中的波浪

海面上壮观的波浪

海洋上的波浪,其壮丽的造型美不胜收。它时而隆起,时而翻滚,时而拍打着海岸……可谓是海上的一大奇景。

海上波浪的形成

波浪是如何形成的呢?在自然界,海水受风的作用和气压变化等影响,促使它难以维持原有的平衡状态,而发生向上、向下、向前和向后方向运动,便形成了海上的波浪。波浪起伏活动具有规律性、周期性。当波浪向岸边涌进时,由于海水越来越浅,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,下层水的运动受到的阻力越来越大,最后它的运动速度慢于上层的运动速度,受惯性的影响,波浪最高处向前倾倒,拍打在礁石或海岸上,便会溅起碎玉般的浪花。

海浪根据其所带来的后果,大概可分为破坏性及建设性两种类型。

先来说说破坏性海浪。这种类型的波浪通常与高能量的环境和陡斜的海岸带有关。岩石嶙峋的海岸线通常会因暴露于巨浪及高潮而遭受侵蚀。

在沙滩上,破坏性海浪通常会带来严重的后果,它会使沙滩退减。因为回流(向海)比冲流(向陆)要有力得多,会将更多的物质带回海中。

建设性海浪即“崩顶”或“激散”碎波。与破坏性海浪相反的是,它会建成海滩,因为冲流在运送物质时比回流更有效。此种类型波浪的形成与平坦的海岸带和低能量的海岸密切相关。

值得一提的是,海岸地形不仅受地貌营力左右,还受地质情况影响,如岩石类别及地质构造。地质构造加上岩石不同的抗风化及侵蚀能力,令海岸出现不规则的形态,例如岬角、港湾、海蚀柱及海蚀拱,它们的特征较为突出。

波浪要素

波浪的基本要素有:波峰、波谷、波顶、波底、波高、波长、波陡、周期、波速等统称为波浪要素。通常情况用它们来表示波浪的大小和形状。

波峰:指静水面以上的波浪部分。

波谷:指静水面以下的波浪部分。

波顶:指波峰的最高处。

波底:指波谷的最低处。

波高:指相邻的波峰和波谷间的垂直距离。

波长:指两个相邻波顶间的水平距离。

波陡:指波高与半个波长之比。

波浪周期:指两个相邻的波峰或波谷经过同一点所需要的时间。

波速:指在单位周期时间内波浪传播的距离,表示波浪移动的速变,等于波长与波浪周期之比值。

海洋中的洋流

世界表层洋流分布图

相信有很多人都见过海洋,即使没有亲眼看到,也都通过电视、电影有所了解。现在我们可以想象一下,站在海边,眺望远处海面,我们能感受到宁静;但看向近处海岸,海水不断地冲刷着沙滩,或轻轻地拍打着岸边的礁石。从远处和近处的差别,能看出海水并不是那么平静,而是时刻都处在运动中。其中,洋流是海水运动的主要方式之一。

洋流的形成

洋流也称海流,是海洋中以水平方向流动着的巨大水体,它具有一定的规律性与稳定性。洋流的形成原因有很多,主要是因为长期定向风的推动。世界各大洋的主要洋流分布与风带有着密切的关系,但洋流流动的方向和风向一致,在北半球向右偏,南半球向左偏。在热带、副热带地区,北半球的洋流基本上是围绕副热带高气压作顺时针方向流动,在南半球作逆时针方向流动。值得一提的是,由于每条洋流始终都是沿着固定的路线流动,因此,在无线电通讯尚未发明以前,航海者和遇难的船员常利用洋流来传递信息。他们将写好的信密封在瓶子或其他容器里,放入海洋中,让洋流把它带来其他地方。

洋流可分为寒流和暖流两种。所谓寒流,简单来说,就是从高纬度流向低纬度的洋流。环南极洋流,是在西风推动下由西向东环绕非洲、南美洲和澳大利亚与南极间的广阔海域流动的洋流,属于寒流。它不会受到大陆的阻碍,随风自由漂流,所以又称西风漂流。这股洋流宽约300~2000公里,表层流速每小时1~2公里,是世界大洋中规模最大的寒流,也是最大的洋流。冷洋(寒流流经区域)在与周围环境进行热量交换时,吸收大量热能,使洋面和它上空的大气失热减湿。例如,北美洲的拉布拉多海岸,由于受拉布拉多寒流的影响,水面一年有9个月都处于冻结状态。寒流经过的区域,大气比较稳定,降水量较小。像秘鲁西海岸、澳大利亚西部和撒哈拉沙漠的西部,就是由于沿岸有寒流经过,导致当地气候干旱少雨,形成沙漠。

而暖流则是从低纬度流向高纬度的洋流。墨西哥湾暖流(简称湾流),是世界上最强大、影响最深远的一支暖流。该暖流在佛罗里达海峡流过时,流速可达每昼夜130~150公里。它宽约150公里,深约800米,表层水温达27℃~28℃,总流量每秒7400~9300万立方米,几乎是全世界河流总流量的60倍!暖流携带的大量热能,使北美东部沿海一带和欧洲西北部的气候显得温暖湿润。如纬度较高的英国、挪威等国港口,能够终年不封冻,甚至使位于北极圈内的摩尔曼斯克港也成为不冻港。再如,对我国东部沿海地区的气候影响重大的“黑潮”,是北太平洋中的一股强大的、较活跃的暖性洋流。它流经东海时,夏季表层水温达到30℃左右,比同纬度相邻的海域高出2℃~6℃,比我国东部同纬度的陆地亦偏高2℃左右。黑潮不仅提到了沿海地区的温度,还为我国的夏季风增添了大量水汽。根据研究资料表明,气温相对低而且气压高的北太平洋海面吹向我国的夏季风,只有经过黑潮的增温加湿,才会给我国东部地区带来充沛的降水和热量,才会使我国东部地区受夏季风影响,并形成夏季高温多雨的气候特点。

洋流之所以会影响气候变化,主要是通过气团活动而发生的间接影响。因为洋流是它上空气团的下垫面,它能使气团下部发生变性,气团运动时便会将这些特征带到它所经过的区域,使气候产生变化。通常来说,只要有暖洋经过,当地的气候就会比同纬度的地方温暖;只要是冷洋流经过的沿岸,气候比同纬度的地方寒冷。这就是洋流带来的气候变化。

正是由于洋流一直在不停地运动,南来北往,川流不息,对高低纬度间海洋热能的输送与交换,对全球的热量平衡起着重要作用,从而帮助调节地球的气候。

大洋环流

众所周知,人和动物的体内都有血液,血管遍布全身,靠它来生命所需物质,维持身体健康。但你可能不知道,海洋也流淌着血液。打开一张海流图你会发现,上面那些像蚯蚓般的曲线,代表着海水流动的大概路线。它们首尾相连,反复循环,其实这就是大洋环流,人们形象地将它称为“海洋的血液”。

大洋中的洋流规模非常大,它的流动形式也是多种多样,除表层环流外,还有在下层里暗自流动的潜流、由下往上的上升流、向底层下沉的下降流等。由此可知,洋流并不都是朝着同一方向流动的。在北太平洋,表层有一个顺时针环流外,在南太平洋还有一个反方向的环流。它们由南赤道流、东澳大利亚梳、西风漂流和秘鲁海流组成的逆时针方向的环流。在大西洋的南部和北部也各有一个环流,规模形式与太平洋相差无几。北大西洋环流由北赤道流、墨西哥湾流、北大西洋流和加那利海流组成;南大西洋环流由南赤道流、巴西海流、西风漂流和本格拉海流组成。印度洋有着与以上两大洋明显的区别,它只在赤道以南有个环流,位于印度洋中部赤道以北,洋域太小,又受陆地影响,所以环流长年不稳定。由于季节变化,印度洋北部的洋流方向,在夏季是从东向西流,并在孟加拉湾和阿拉伯海形成两个顺时针的小环流;冬季则相反,洋流由西向东流。北冰洋由于地理位置较特殊,且受大西洋洋流的支配,因此只有一个顺时针的环流。

那么,为何会形成大洋环流呢?风、大洋的位置、海陆分布形态、地球自转产生的偏向力(称为科氏力)等都施加了影响,可以说是多种因素综合在一起的结果。大风不仅会掀起浪,还能吹送海水成流。常年稳定的风力作用,可以形成一支势头旺盛的海流。长久不停息的赤道流,就是被信风带吹刮的偏东风而形成的。稳定的西风漂流,则要归功于强有力的西风带。所以,海洋表层流又被称作是“风海流”。但是,大洋环流形成的“环”,并不都是风的作用。大陆的分布和地转偏向力的作用,也是不容忽视的。当赤道流一路西行,来到大洋西部时,大陆阻挡了它前进的方向,此时它有两种选择,一是原路返回东岸,二是绕过去。但是,由于“后续部队”汹涌澎湃、源源不断地跟进来,全部返回是很难的,只好分出一小股潜入下层返回,成为赤道潜流;其他大部分只能转弯另辟蹊径,继续前进。究竟该往哪里转弯呢?这时,地转偏向力为它提供了帮助。在地球的北部,洋流受地转偏向力的作用,会向右转,而在地球的南部则使它向左转。加上大陆的阻挡,水到渠成,大部分洋流便会向极地方向弯曲。在洋流向极地方向进军的过程中,地转力一刻也没有停歇,拉偏的劲头越来越足,大约到纬度40°时,强大的西风带与地转偏向力形成合力,使海流成为向东的西风漂流。同样的道理,西风漂流到大洋东岸附近,必然会向赤道流去,从而就形成了一个大循环。

威力巨大的海啸

海啸来临时的场面

海啸是海浪的一种特殊形式,它是由火山,地震或风暴引起的。海啸波在大洋中不会妨碍船只的正常航行,但在靠近海岸的地方却能量集中,威力巨大。

海啸概况

在这个蓝色的星球上,大海的力量是一切自然力量中最令人捉摸不透的。在古希腊神话中海神波赛东主宰着海洋,他总是手握一把叉子,乘风破浪而来,狂风暴雨,山崩海啸,破坏力极强。从古至今,来去神秘而又致命的海啸一次又一次袭击人类,排山倒海般的海水淹没城市,吞噬生命。究竟是什么原因使海啸如此猖狂?

海啸与一般的海浪不同,它通常是由海底地震、火山爆发和水下滑坡等所引起的。和风驱动的海浪相比,地震海啸的周期、波长和传播速度都要大上几十倍或上百倍。所以,海啸的传播特点以及它对海岸的影响均与风驱动产生的海浪有着很大的区别。一般的海浪,其波长为几米到几十米,波长周期约为几秒,传播速度也很慢。然而海啸的波长可达几百公里的海洋巨波,不管海洋有多深,波都可以传播过去,海啸在海洋的传播速度大约每小时500~1000公里,而相邻两个浪头的距离也可能远达500~650公里,大致相当于波音747飞机的速度。当海啸波进入大陆架后,由于深度变浅,波高突然增大,由此而卷起的海涛波高可达数十米,看起来就像是一堵“水墙”。

虽然传播速度快,但在深水中海啸并不会带来什么危险。海啸是静悄悄地不知不觉地通过海洋,然而如果出其不意地发生在浅水中,就会带来很大的灾难,对人类的生命和财产造成不可挽回的损失。

海啸的类型

根据其机制,海啸可分为两种类型,一种是“下降型”海啸,一种是“隆起型”海啸。下面分别作以介绍。

“下降型”海啸:某些断层地震引起海底地壳大幅度急剧下降,海水会以最快的速度向突然错动下陷的空间涌去,并在其上方出现海水大规模积聚,当涌进的海水在海底遭遇阻力后,就会翻回海面产生压缩波,形成长波大浪,并向四周传播与扩散,这种下降型的海底地壳运动所产生的海啸在海岸首先表现为异常的退潮现象。也就是说,如果退潮现象出现异常,很有可能就是海啸的一种预警信号。1960年5月,智利中南部的海底发生强烈的地震,其所引发的巨大海啸就属于此种类型。

“隆起型”海啸:某些断层地震引起海底地壳大幅度急剧上升,海水也会随着隆起的部分一起向上升,并在隆起区域上方积聚大量海水,在重力作用下,海水必须保持一个等势面以达到相对平衡,于是海水从波源区向四周扩散,形成汹涌巨浪。这种隆起型的海底地壳运动形成的海啸,在海岸最为突出的表现就是异常的涨潮现象。1983年5月26日,中日本海发生7.7级地震,其所引起的海啸就是这一类型。

世界海啸知多少

据相关资料表明,海洋发生的大地震造成海啸的大约占1/4。历史上,许多国家都曾遭受过海啸的侵袭。

公元前16世纪,在希腊的基克拉泽斯群岛最南端,桑托林岛火山发生了一次极为猛烈的火山喷发,火山喷发后只有桑托林岛和一些小岛孤独地矗立在爱琴海中。据后来的研究表明,此次由火山喷发引起的海啸巨浪高出海平面90多米,并波及到300公里外的尼罗河。

1498年9月20日,日本东海道出现最大波高20米的地震海啸,在伊势湾冲毁上千座建筑,死亡人数达5000多人。在伊豆,海浪侵入内陆达2000米多,伊势志摩地区灾情十分严重。

1755年11月1日,葡萄牙首都里斯本附近海域发生强烈地震后不久,海岸水位逐渐退落,最终露出整个海湾底。此时,人们禁不住好奇心的诱惑,纷纷到海湾底“探险”。然而没过几分钟,波峰到来,滔天巨浪冲上海岸,吞噬了几万条生命,城市也被淹没。西班牙濒临大西洋的海港加的斯也遭到了10米巨浪的袭击。此次海啸还席卷了周边多个国家的群岛。

1783年2月5日,地中海一个名叫墨西拿的海峡发生大震,海啸和洪水随之而来,使墨西拿城陷于灭顶之灾。同年4月8日,该地再次遭遇地震,经过两个月的折磨,直接死于地震和海啸的达3万余人。1908年12月28日,墨西拿海峡又一次发生7.5级地震,同时引发海啸,当地8.5万人失去生命。

1883年8月26日和27日,印度尼西亚喀拉喀托火山喷发,将20立方公里的岩浆喷到苏门答腊和爪哇之间的巽他海峡。当火山喷发到最高潮时,岩浆喷口倒塌,引发了一次巨大海啸。爪哇梅拉克的海浪高达40余米,苏门答腊的直落勿洞巨浪也高达36米,造成3.6万人死亡。

1896年,日本三陆地区发生海啸,虽然这次海啸没有发生直接的地震灾害,却使2.7万人丧失性命。著名的日本关东大地震引发的海啸也十分惊人,造成8000余艘船只沉没,5万多人淹死,并使沿岸大小港口无法正常使用。

1946年4月1日,夏威夷发生大海啸。45分钟过去后,滔天巨浪首先向阿留申群岛中的尤尼马克岛伸出了“魔爪”,彻底摧毁了一座架在12米高岩石上的水泥灯塔和一座架在32米高的平台上的无线电差转塔。之后,海啸以极快的速度向南扫去,摧毁了夏威夷岛上的488栋建筑物,159人遇难。

1960年5月,智利的地震海啸导致数万人死亡和失踪,沿岸的码头全部无法正常使用,200万人流离失所。这次灾难不仅波及利智,还使美国、日本、俄罗斯、中国、菲律宾等许多国家与地区,都在一定程度上受到了影响。

1978年7月17日,距离巴布亚新几内亚西北海岸12公里的俾斯麦海区发生了里氏7.1级强烈地震。20分钟后发生5.3级余震。之后一切似乎慢慢回到平静,但谁也没有料到接下来会发生更大的灾难。巨大的轰隆声由远而近,很多村民以为只是一架喷气式飞机飞临,都纷纷出来看热闹,转眼间,一股巨浪横扫而来,它足有20公里长、10米高,绵延横亘在西萨诺泻湖与海滩之间的7个村庄顿时消失不见。仅短短的几分钟,西太平洋这人间仙境变成了可怕的地狱。1万人中生还者不超过3000人。

海洋是赐予人类生命的源泉,但在它平静的外表下隐藏着狂暴和无情。灾难警醒我们,应该记住血的教训,加快科学研究,摸清海洋的“脾气”,从而与海洋和谐相处。

海洋大漩涡

复杂的海洋大漩涡

当不同的水流在海洋中相遇就可能产生漩涡,能把海底中的大量营养物质带到海面,在世界上到处可以看到海洋漩涡的现象。它产生的原因很复杂,海水密度、风带分布、海底地形的起伏变化等。

在埃德加·爱伦·坡的短篇小说《卷入大漩涡》中,描述了挪威海岸一个悬崖边的强大的漩涡。书中是这样描述的:漩涡的边缘是一个巨大的发出微光的飞沫带,但是并没有一个飞沫滑入令人恐怖的巨大漏斗的口中,这个巨大漏斗的内部,在目力所及的范围内,是一个光滑的、闪光的黑玉色水墙,这个巨大的水墙以大约45°角向地平线倾斜。它旋转的速度很快,快到让人感到头晕目眩,而且还在不停摇摆。漩涡发出的声响使人感到惊骇,像是咆哮,又像是在尖叫,互相交杂。

澳大利亚的海洋学家多次发现类似于爱伦·坡在小说中所描写的那样的巨大冷水漩涡,只是没有书中描写的那样陡峭或移动得那么快。漩涡的直径达200公里,深1公里。它正在剧烈旋转,产生的巨大能量将海平面几乎削低了1米,改变了这个地区主要的洋流结构。它携带的水量超过了250条世界第一大河——亚马逊河的水量!这种海洋漩涡的能量飞非常大,能将很大的洋流推向更远的海域,但对船运的影响还不是很大。

在漩涡的背后是一种复杂的洋流紊乱现象,但简单的暴风不可能产生这样的影响,科学家们迫切要探讨的就是接下来会发生什么,漩涡至今为止仍然是一个巨大的科学难解之谜。伟大的量子物理学家沃纳海森堡说:“临终前,当躺在床榻上,我会向上帝提出两个问题:为什么会出现相对性和为什么会出现洋流紊乱?我认为上帝或许会为第一个问题给出答案。”

海洋漩涡的身影在世界各地都有可能出现,它也是自然界当中的一个正常现象。漩涡产生的直接原因是不同水流在同一海域中的相遇,海洋漩涡与空气漩涡以及太阳与风的共同作用,对天气的异常变化起着非常重要的作用。这些巨大的影响,甚至能将一个天气系统转变为另一个天气系统。

涨潮和退潮是控制海洋漩涡的主要诱因,除此之外,一些数学规则也对海洋漩涡的形成有一定的影响。科学家对这些海洋漩涡只能进行部分预测,它们是剧烈混乱产生的现象,但也展示出具有某种结构、节奏以及其他与秩序有关的特征。海洋漩涡从不会重复自己,所以对它们的行为进行统计无法完全解决问题。当年,美国人想通过把40年英吉利海峡的天气数据平均一下,用这种方法预测诺曼底登陆那天的天气情况,结果犯了大错。最终,是英国和挪威的科学家用取样方法成功预测了当天的天气,拯救了他们。

虽然海洋漩涡不是自然界里的一种反常奇异的现象,但发生在澳大利亚那么巨大的海洋漩涡在不可预见的天气事件中尤其是在“厄尔尼诺”反常气候现象中,在秘鲁的大雨到堪萨斯的干旱中都扮演着非常重要的角色。

各种来源的水流的有不同流速和温度,它们的交汇导致海洋漩涡形成势不可挡。当不同的水流撞击在一起时会产生不可预见的后果。这种不可预知性与二氧化碳和甲烷气体的排放导致的不稳定性有关,这种不稳定性反过来导致了更加无法预测的水流的混合。收集到其中所有的变量并进行数学计算令科学家大费脑筋,他们正在努力弄清的一件事情是:如何理解海洋漩涡中一致和非一致运动之间的关系。这层关系在海洋漩涡预测中起着关键性的作用。

海洋漩涡在不断变化,是发生在悉尼海洋大漩涡中最让人难以理解的。当你从一个视角或在一个特定的时间段观察时,它似乎很平静,但当从另一个地方或其他时间观察时它又会变得非常狂暴。如果在它上面航行时,水面看起来似乎很平静,但却会使巨轮发生晃动。悉尼海洋大漩涡可能很快会丧失它的能量,巨大的海洋漩涡通常会持续大约一周时间,甚至有些能持续长达一个月。这种漩涡并不会停息,而是吸入很多小型的漩涡从而把能量转移。

根据科学家的研究,漩涡中的能量在不断地进行上下运动,好比一个不断旋转的楼梯。水和空气中的漩涡中存在分子的混乱运动,这样的运动一直延伸到大气的边缘,在星际空间的流动中也存在这种神秘的混沌运动。科学家已经在恒星的尾迹中发现了漩涡的存在。卫星技术的发展使人们对漩涡的观察更加全面,科恩学家们所要做的就是将获得的不同数据信息进行综合研究分析。

潮汐类型及潮汐时间的推算

潮汐示意图

潮汐现象非常复杂,潮汐涨落因时因地而异,所以会出现不同类型的潮汐,它们也都有着各自不同的特点。

潮汐的类型

就海水涨落的高低来说,每个地方都是不一样的。有的地方潮水几乎察觉不出,有的地方却高达几米。在我国台湾省基隆,涨潮时和落潮时的海面只有半米之差,而杭州湾的潮差竟达8.93米。在一个潮汐周期里,各地潮水涨落的次数、时刻、持续时间也均不相同。尽管潮汐现象十分复杂,但其类型不外乎三种。

全日潮型:一个太阴日(即以月球为参考点所度量的地球自转周期)内只出现一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。世界上最具代表性的全日潮海区是南海的北部湾。

半日潮型:一个太阴日内分别出现两次高潮和低潮,第一次高潮和低潮的潮差与第二次高潮和低潮的潮差基本一致,涨潮过程和落潮过程的时间也几乎是一样的,都在6小时12.5分左右。我国渤海、东海、黄海的许多地区都是半日潮型,比如说大沽、青岛、厦门等。

混合潮型:一个月内有些日子会出现两次高潮和两次低潮,但两次高潮和低潮的潮差差别很大,涨潮过程和落潮过程的时间也不相等;而有些日子则出现一次高潮和一次低潮。我国南海大多地区属混合潮型。如榆林港,15天出现全日潮,其他15天则会出现不规则的半日潮,潮差较大。

不论是哪一种潮汐类型,在每月农历初一、十五以后两三天内,都会发生一次潮差最大的大潮,那时海潮涨得最高,落得最低。在每月农历初八、二十三以后两三天内,各会发生一次潮差最小的小潮,那时海潮涨得不高,落得也不低,潮差较小。

计算潮汐时间的简明公式

千百年来,中国人民通过实践总结出许多潮汐的计算方法,如八分算潮法就是其中较为简单的一种。公式为:农历上半月,即初一至十五,日历×0.8,例如是十五,那么当天涨潮的时间就是15×0.8=12,即12点整。到了下半月,只要将日历数(农历)先减去15,再乘以0.8就可以算出潮汐时间,例如是二十,那么当天涨潮的时间就是(20-15)×0.8=4,即4点整。

海底地震

海底地震引发的狂风巨浪

地震是地下岩石突然断裂而发生的急剧运动。岩石圈板块沿边界的相对运动和相互作用是导致海底地震的主要原因。海底地震分布规律和发生机制的研究,是板块构造理论的重要支柱。海底地震及其所引起的海啸,给人类带来灾难。

海底地震主要分布在活动大陆边缘和大洋中脊,分别相当于洋壳的俯冲破坏与扩张新生地带。两带的地震活动性质截然不同。活动大陆边缘地震带。位于板块俯冲边界,主体是环太平洋地震带,此外还包括印度洋爪哇海沟附近,大西洋波多黎各海沟及南桑威奇海沟附近的地震带。环太平洋地震带释放的地震能量约占全球总量的80%。这里既有浅源(<70千米)地震,也有中源(70~300千米)地震和深源(300~700千米)地震,地震带较宽。震源深度通常自洋侧(海沟附近)向陆侧加深,构成一倾斜的震源带,称贝尼奥夫带。全球几乎所有的深源地震,以及大多数的中、浅源地震都发生在板块俯冲边界。全球最大震级(8.9级)即发生在这里。大洋中脊地震带。该处为分离型板块边界,只有浅源地震,地震带狭窄、连续,宽度仅数十千米,释放的地震能量占全球总量的5%。

海底地震引发海啸因素诸多,但主要因素有4个:首先,地震震级大。若地震震级小,则不足以激发海面至海底整个水体波动;其次,地震机制。当海底地震机制为倾滑型地震时,亦即断层上下错动的地震,容易激发海啸;再次,海底地震震源浅,易激发海啸;第四,震源破裂过程。当地震发生在海底深部时,海啸仅在开阔的海面传播,海浪波动幅度并不大,一般不具杀伤力,只是当它逼进海岸时,波浪猛然抬升,才形成巨大的破坏力。

海底火山

海底火山喷发

所谓海底火山,就是形成于浅海和大洋底部的各种火山。

所谓海底火山,就是形成于浅海和大洋底部的各种火山。包括死火山和活火山。地球上的火山活动主要集中在板块边界处,而海底火山大多分布于大洋中脊与大洋边缘的岛弧处。板块内部有时也有一些火山活动,但数量非常少。海底火山可分3类,即边缘火山、洋脊火山和洋盆火山,它们在地理分布、岩性和成因上都有显著的差异。海底火山喷发时,在水较浅、水压力不大的情况下,常有壮观的爆炸,这种爆炸性的海底火山爆发时,产生大量的气体,主要是来自地球深部的水蒸气、二氧化碳及一些挥发性物质,还有大量火山碎屑物质及炽热的熔岩喷出,在空中冷凝为火山灰、火山弹、火山碎屑。

海底火山分类:

1.边缘火山。沿大洋边缘的板块俯冲边界,展布着弧状的火山链。它是岛弧的主要组成单元,与深海沟、地震带及重力异常带相伴生。

2.洋脊火山。大洋中脊是玄武质新洋壳生长的地方,海底火山与火山岛顺中脊走向成串出现。据估计全球约80%的火山岩产自大洋中脊,中央裂谷内遍布在海水中迅速冷凝而成的枕状熔岩。中脊处的大洋玄武岩是标准的拉斑玄武岩。这种拉斑玄武岩是岩浆沿中脊裂隙上升喷发而生成的产物,它组成了广大的洋底岩石的主体。

3.洋盆火山。散布于深洋底的各种海山,包括平顶海山和孤立的大洋岛等,是属于大洋板块内部的火山。

海底火山与造岛:1963年11月15日,在北大西洋冰岛以南32公里处,海面下130米的海底火山突然爆发,喷出的火山灰和水汽柱高达数百米,在喷发高潮时,火山灰烟尘被冲到几千米的高空。

经过一天一夜,到11月16日,人们突然发现从海里长出一个小岛。人们目测了小岛的大小,高约40米,长约550米。海面的波浪不能容忍新出现的小岛,拍打冲走了许多堆积在小岛附近的火山灰和多孔的泡沫石,人们担心年轻的小岛会被海浪吞掉。但火山在不停地喷发,熔岩如注般地涌出,小岛不但没有消失,反而在不断地扩大长高,经过1年的时间,到1964年11月底,新生的火山岛已经长到海拔170米高,1700米长了,这就是苏尔特塞岛。

两年之后,1966年8月19日,这座火山再度喷发,水汽柱、熔岩沿火山口冲出,高达数百米,喷发断断续续,直到1967年5月5日才告一段落。这期间,小岛也趁机发育成长,快时每昼夜竟增加面积0.4公顷,火山每小时喷出熔岩约18万吨。

海底火山的分布:海底火山的分布相当广泛,大洋底散布的许多圆锥山都是它们的杰作,火山喷发后留下的山体都是圆锥形状。据统计,全世界共有海底火山约2万多座,太平洋就拥有一半以上。这些火山中有的已经衰老死亡,有的正处在年轻活跃时期,有的则在休眠,不定什么时候苏醒又“东山再起”。现有的活火山,除少量零散在大洋盆外,绝大部分在岛弧、中央海岭的断裂带上,呈带状分布,统称海底火山带。太平洋周围的地震火山,释放的能量约占全球的80%。海底火山,死的也好,活的也好,统称为海山。海山的个头有大有小,一二公里高的小海山最多,超过5公里高的海山就少得多了,露出海面的海山(海岛)更是屈指可数了。美国的夏威夷岛就是海底火山的功劳。它拥有面积l万多平方公里,上有居民10万余众,气候湿润,森林茂密,土地肥沃,盛产甘蔗与咖啡,山清水秀,有良港与机场,是旅游的胜地。夏威夷岛上至今还留有5个盾状火山,其中冒纳罗亚火山海拔4170米,它的大喷火口直径达5000米,常有红色熔岩流出。1950年曾经大规模地喷发过,是世界上著名的活火山。

海底平顶山:海底山有圆顶,也有平顶。平顶山的山头好像是被什么力量削去的。以前,人们也不知道海底还有这种平顶的山。第二次世界大战期间,为了适应海战的要求,需要摸清海底的情况,便于军舰潜艇活动。美国科学家普林斯顿大学教授H·H·赫斯当时在“约翰逊”号任船长,接受了美国军方的命令,负责调查太平洋洋底的情况。他带领了全舰官兵,利用回声测深仪,对太平洋海底进行了普遍的调查,发现了数量众多的海底山,它们或是孤立的山峰,或是山峰群,大多数成队列式排列着。这是由于裂谷缝隙中喷溢而出的火山熔岩形成的。这是人类首次发现海底平顶山。这种奇特的平顶山有高有矮,大都在200米以下,有的甚至在2000米水深。凡水深小于200米的平顶山,赫斯称它为“海滩”。1946年,赫斯正式命名位于200以深的平顶山为“盖约特”。

赫斯发现海底平顶山之后,当时非常纳闷,他苦苦思索着:山顶为什么会那么平坦?滚圆的山头到哪儿去了?后来,经过科学家门潜心地研究,终于解开了这个谜。原来海底火山喷发之后形成的山体,山头当时的确是完整的,如果海山的山头高出海面很多,任凭海浪怎样拍打冲刷,都无法动摇它,因为海山站稳了脚跟,变成了真正的海岛,夏威夷岛就是一例。倘若海底火山一开始就比较小,处于海面以下很多,海浪的力量达不到,山头也安然无恙。只有那些不高不矮,山头略高于海面的,海浪乘它立足不稳,拼命地进行拍打冲刷,经历年深日久的功夫,就把山头削平了,成了略低于海面、顶部平坦的平顶山。

海底火山的生物:人们常认为海底火山附近温度较高,但在火山口附近仍有厌氧耐热菌存在,这为科学家的声明存活条件的研究提供了新的思路。

天文大潮与天文小潮

潮汐有大潮和小潮之分。每当农历朔、望之后一两天,月球所引起的太阴潮与太阳所引起的太阳潮相合,出现大潮;上弦和下弦之后的一两天,太阴潮与太阳潮相消,则会出现小潮。若从全球范围来看,潮汐现象实际上是海水波动的一种形势,它既会垂直升降,也会发生水平的流动。

天文大潮

天文大潮属正常的天文潮汐现象,它的周期是18.6年,人们在它到来的前几年就能预测出来。

通常情况来讲,天文大潮是不会带来灾难的。但是在某些特定环境下会构成水害。第一种情况,如果天文大潮期间有台风或将有台风登陆,就会暴发风暴潮。

风暴潮是发生在沿海一带的海洋灾害。它是由强风或气压骤变等强烈的天气系统对海面作用导致水位急剧升降的现象,通常会给沿海地区造成一定危害。风暴潮灾害居海洋灾害之首位,世界上大多数因强风暴引起的特大海岸灾害都是由风暴潮造成的。因此,其威力不可小觑。

第二种情况,如果江河水位较低,海潮上溯范围扩大,咸害程度加重,就会导致咸潮的出现。

咸潮是一种自然现象,它是由太阳和月球对地表海水的吸引力引起的,又称咸潮上溯、盐水入侵。当淡水河中的水不足时,海水就会发生倒灌,咸淡水混合造成上游河道水体变咸,就会形成咸潮。咸潮多发生于冬季或干旱的季节,每年10月到第二年3月之间出现在河流与海洋的交汇处,比如长三角、珠三角周围的地方。

如果天气发生变化或涨潮退潮,都会对咸潮造成影响。尤其在天文大潮时,咸潮上溯的情况更为严重。另外,全球气候变暖导致海平面上升过程让咸潮逐渐地增加,但长期下来就会有明显的变化。

天文小潮

再来简单地介绍一下天文小潮。在农历初七和农历二十二左右,由于太阳和月亮对地球潮汐的影响相互抵消,所产生的潮汐高度也较低,就被称为小潮。因此,生活中经常有“初一、十五涨大潮,初八、廿三到处见海滩”的说法。