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海:另一个未知的宇宙_[德]弗兰克·施茨廷【完结】(75)

  为了理解科氏力,我们得想象一下地球是如何在宇宙中旋转的,想象它的旋转会对地球上的人、汽车、网球、空气分子及水分子产生怎样的影响。分子在纬度 80°的极地地区跟着地球旋转,要比在赤道地区时从容得多。

  在赤道地区,如果分子想跟上地球自转的速度,就得使出吃奶的力气。为什么会这样呢?我们以运动场上的比赛为例,问题就会豁然开朗了。400 米赛跑永远激动人心,但是椭圆形的跑道上有一个美丽的错误。原则上,占据内跑道的运动员非常占优势,因为内跑道的长度要比在外跑道短,以此类推,占据最外侧跑道的选手需要跑的路程最长,我们一般会建议他还是别跑了。于是为了公平起见,人们就把选手的起始点按阶梯式排列,这样大家就公平了。

  地球表面的情况与运动场的跑步比赛类似,当然,地球表面没有阶梯式起跑线。地轴相当于运动场的中心,物体愈靠近地轴,轨道就愈短,离地轴愈远,跟着地球完成一次完整的转动(地球自转一次需 23 小时 56 分 4 秒)就需要走更多的路。为了能在相同时间内完成一次转动,地球上各个地区的物体都以不同的速度运动。赤道上的物体,比如说空气分子吧,需要狠狠加油,才能不落后于离地轴较近的分子同胞们。然而它们总会稍微落后一点,因此身在赤道的空气分子,就会产生一种与地球自转方向相反的偏向。

  这种偏向就被称为科氏力。北半球的物体运动时会偏向右边,而在南半球则偏向左边。海洋表面的洋流会跟着信风的方向走,直到撞上大陆边缘被弹回大海。而海水愈深,受风的影响就愈弱,但仍然受到科氏力的影响,它会一直偏转,直到在几百米深处转成与海面流向相反的弱流。由此可以看出,洋流才是真正的机会主义者。

  如上所述,南北半球的巨大温盐环流就是这样形成的。不管在大环流圈还是在小环流圈,水体都遵守同样的规律。信不信由你,在南非和芬兰,浴缸里的水流进出水孔时,会朝不同的方向打转。一个人由东往西穿越澳洲南部,他的左脚鞋底会比他以相同方向走在西伯利亚时磨损得多,而如果他在西伯利亚,就得提前把右脚的靴子送到修鞋匠那里。对汽车轮胎、铁路轨道甚至晶体管或玻璃纤维导管使用情况的研究证明,科氏力在纳米世界也同样存在。但英国人总是向左转而非向右,却不是因为科氏力,而是由于英国人长久以来的习惯。

  也就是说,地球也会影响洋流的运动走向——只要地球继续乖乖地转着,这种作用就会持续。

  我们很容易把洋流当做一种固定不变的东西。的确,与人类的生活相比,它们要稳定得多,在地质时间轴上,我们不过是沧海一粟。虽然四季风向会改变大洋涡流,使其流向发生一定程度的偏差,但其总体路线(也就是刚刚载着我们环游世界的洋流所经过的路线)似乎是永恒不变的。

  很遗憾,这是个错误的假设。在地球发展史中,大陆位置的不断变动已使洋流系统发生根本的改变,各种各样的因素,诸如冰河期到来、陨石撞击都能使洋流改变流向。而温暖的墨西哥湾暖流恰恰属于整个系统中最脆弱的部分,每隔几千年就会小睡一会儿——如果我们愿意,也可以通过有效的干涉令它提前入睡。至于电影《后天》中所展现的恐怖场面,我们会在本书的最后一部分进行冷静的评判。

  尽管没有搭乘我们的漂亮潜艇,汉堡-哈尔堡工业大学的吉泽尔赫·古斯特教授也已经进行了多次千年旅行。坐在这样的潜艇里,作家可以在纸上的海洋中潇洒漫游。我们所经历的那次轻松旅行,古斯特已经多次在想象中体验过了。在全球温盐环流的吸引下,他和自己的团队组装了一个机器人,由它代替那些怕冷的教授们潜入洋流中,寻找问题的答案。近年来,人们开始利用流动声波探测仪和固定探测针跟踪洋流动向,而古斯特的“自力更生”漂浮器能完成更多任务,这是一种数米长的细窄管筒,上头带有球形玻璃推进器。玻璃球能使漂浮器漂浮在洋流中,随着洋流前进。为了增加它的稳定性,研究人员在漂浮器尾部加上重物。听起来似乎很简单,但事实并非如此,在这里古斯特利用了一个非比寻常的原理——水的可压缩性。

  一般说来,液体是不可压缩的,但是人们依然可以把水体稍微压缩一下,让漂浮器随意上升下降。这个管筒除了有一系列用于导航和测量的电子仪器外,还有一个平衡器,平衡器中有个容量十分精确的容器,其秘诀就在于平衡器里的水可以压缩。里面的水比正常状态更重,占据的空间却更少,也正因为如此,外面的水才可以流进管筒。借助这一招,漂浮器在不改变容量的条件下改变了自身的重量,而这种变化完全不靠外力:管内的水被压缩后,管筒就会下沉;水恢复原状,管筒就会上升。下沉,上升,随心所欲,一切都有程序控制,不用系绳子。这只电子警犬用这种方法可以长年随着洋流漂流,并通过传送声波信号向主人讲述它的精彩见闻,人们时刻知道它的位置,而且能根据它提供的数据得知洋流的温度、速度和流向。当小警犬在南极环流圈东嗅西闻的时候,人们便可以分析大西洋的重要数据。

  古斯特和其他许多海洋学家都期待,有朝一日人们能在所有洋流中放置这样的漂浮器,如此一来我们对温盐环流就会更加了解。其实鱼类对洋流的认识要比我们深得多,为了准确到达远在几千公里外的目的地,鱼类会利用洋流的某些规律,就像交通导航系统一样。但如果想让鱼类传授点知识给我们,那可有得等了,因为众所皆知,鱼类是不会说话的。


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