美丽的海边总是令人心生向往,但海边并不是一直都风景如画,有的时候,大海会突然向人类表现出狰狞的一面,它会在短时间内掀起高达几十米的巨浪,进而席卷海边的一切,这种现象就是我们经常听到的“海啸”。
如果50米高的海啸来袭,是迎面扎进水里好,还是转身跑向内陆好?
海啸其实可以看成是一种加强版的海浪,所以我们只需要简单了解一下海浪的运行机制,就可以得到这个问题的答案。
假如仔细观察那些漂浮在海面上的海鸟,你就会发现它们会跟随着海浪上下波动,但在水平方向上,它们却不会出现明显的位移,就像下图这样。
为什么会出现这种情况呢?这是因为海浪可以看成是一种横波,而横波的特点就是其质点振动的方向与波的传播方向互相垂直。
在海浪传播的过程中,海水中的各个质点的运动轨迹其实也与漂浮在海面的海鸟相似,如果我们观测海水中的各个质点,就会发现它们只是有规律地在平衡位置上做往复圆周运动(如下图所示)。
可以看到,随着水深的增加,海水质点进行圆周运动的半径就会越来越小,当水深达到一定的程度之后,海水质点就相对静止了,我们将这种刚好处于相对静止状态的临界面称为“波浪基面”(wave base)。
通常来讲,“波浪基面”的深度为海浪波长的2分之1,在海浪传播的过程中,如果海水的深度大于等于这个值,那么这种海浪就是深水波(deep water wave),其传播速度可用一般机械波的速度公式“速度 = 波长/周期”来进行描述。
如果海水的深度小于海浪波长的2分之1,海浪就会变成浅水波(shallow water wave),与深水波不同的是,浅水波的传播速度取决于海水的深度,可用公式“v = √gd”来进行描述(注:g为重力加速度,d为海水深度,“√”是指“根号下”)。
假设有一波海浪从深水区向海岸传播,那么它的传播过程就是这样的:当它是深水波的时候,其传播速度是基本不变的,而因为越接近海岸,海水就越浅,所以当海水的深度小于海浪波长的2分之1之后,海浪就会变成浅水波,在此之后,随着海水的持续变浅,海浪的速度也就越来越低。
由于波的周期只与波源有关,因此在浅水波的传播过程中,其周期是不变的,在此情况下,如果速度降低了,那么它的波长就会变短,与此同时,它的振幅就会变大,所以我们会看到,海浪越接近海岸,其浪高也就越高,我们可以将这个过程称为“浅滩压缩”(shoaling compression)。
一般情况下,当海水的深度小于等于海浪的波高时,海浪就会因为振幅过大而不能维持稳定的波形,在这种情况下,海浪就会发生破裂(break),形成“破浪”,对于一般的海浪而言,就是我们所熟悉的“浪花”。
在浅水波的传播过程中,由于海水的深度不够,海水质点就不能做往复圆周运动,它们的运动轨迹其实是被“压扁”了,海水越浅就越“扁”,当达到一定程度的时候,海水质点几乎就只能做来回的往返运动(如下图所示)。
海啸主要产生机制是巨大体量的水体发生位移,规模巨大的地震、火山、冰川崩塌、山体滑坡等等自然现象都可以引发海啸,作为加强版的海浪,海啸的波长和速度远超一般的海浪,其波长可达数百公里,速度通常可以达到每小时700至800公里。
当海啸波在深水区域传播时,其振幅通常会小于1米,也就是说,在深水中的海啸波,其浪高通常在0.5米之内,正因为如此,那些位于深水区域的船舶基本上察觉不到海啸波。
在海岸附近的浅水区域,海啸波会由深水波转变成浅水波,由于海啸波的速度极快,因此在随后的“浅滩压缩”中,海啸波的振幅会迅速升高,并最终形成可以高达几十米的“破浪”。
尽管“波浪”的速度已经大幅降低,但仍然可以达到每小时几十公里的数量级,它会像一堵巨大的水墙一样冲向海岸,进而席卷海边的一切。
根据以上的介绍,我们就可以清楚地知道,如果50米高的海啸来袭,迎面扎进水里绝对不是一个明智的选择。
如果真有人这样做了,那么他首先就会承受海啸的巨大冲击力,在此之后,他也不会安全地待在水里,因为他会被深深地吸入“破浪”的底部,然后再跟随海水的运动被高高地抛到“破浪”的顶部(高度差不多有50米),接着又重重地摔下来。
需要注意的是,被海啸卷走的其他物体也会经历同样的过程,所以这个人还可能不断地与其他物体发生碰撞,在海啸力量的驱动下,每一次碰撞都可能是致命的。
除此之外,海啸一般都有好几波,其周期通常为几分钟至几十分钟,也就是说,要不了不久,上述的过程就很可能会重来一次。对于人类而言,一波海啸都无法承受(会不会游泳都一样),就更不用说好几波了。
所以当我们察觉到海啸来袭的时候,最好的选择其实是转身跑向内陆(当然是向地势高的地方跑),因为海啸上岸后,其速度和能量都会迅速衰减,所以只要我们跑得够快够远,就可以脱离险境。
实际上,如果是看到50米高的海啸来袭之后再跑,那大概率是跑不掉的,毕竟海啸的速度那么快,但幸运的是,海啸来袭之前通常是有征兆的。
比如说海洋潮汐出现反常的涨落(该涨潮的时候却出现了退潮,反过来也一样),远方的海面出现异常的起伏(海平面异常上升或者下降),或者海边的海水大量地退去,都可能是海啸来袭的征兆,所以当我们察觉到这些情况的时候,就应该以最快的速度离开海边,并向内陆地势高的地方转移。
另外要讲的是,由于很多海啸都是由地震引发的,而地震波的传播速度比海啸快得多,因此在海啸来袭之前,通常都会有海啸预警,当我们收到预警时就应该远离海岸,当然了,如果我们在海边察觉到有地震发生,那也应该尽快撤离。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。