就水的运动而言,在以往的作家们眼中,只有海值得一提。古人说七大洋,这个名称为英国小说家吉卜林(Rudyard Kipling, 1865–1936)所用而家喻户晓。当然,因为所有海域彼此相连,其实只有一个全球之洋,但盐度、洋流及其他属性因地而异。

科学之外,是海的魔法。海似乎是为了令人谦卑而设计成这样的大小。尼安德塔人看着海水毫不倦怠地移动、鸣吼,凝视着波涛起伏,最后的人类亦将如此,而即使到了那时,其波动的力道也不会稍减。我们看不到空气移动、星系旋转或太阳胀缩脉动,但在这岸上,亚里斯多德的「永恆运动」似乎不证自明。面对大海,无需诉诸理智。

此水以渴为刃,屠戮了这幺多人,这样的残虐真是弔诡。因绝望而喝海水,首先导致严重的痢疾,接着是神智错乱、脑部受损,最后死于肾衰竭。饮用盐含量超过1%的水,会使得血钠值和血压快速上升。身体的反应不是针对水,是针对盐,而肾脏只要用淡水就能把盐排除掉。距离以重量计的含盐3.5%可饮用标準,海水还差得远呢(城市自来水的钠含量一般少于100ppm〔parts per million,0.0001%〕,法定的盐含量最大容许值是1000ppm,也就是0.1%)。

在蒸发量大而河流补充量小的水域(例如波斯湾和红海),盐度很容易达到4.2%。相反的,波罗的海淡水注入量大,只有2%是盐。因此,海洋盐度是河流活动另一项因其行动所致的结果。不过,闲话说得也够了,我们回头来谈谈海的「三大」推动力。

波浪、潮汐、洋流,每一种都是规模浩大,每一种都发出不知多少吨的力量。


所有探查潮汐的地点没一个比得上加拿大滨海诸省的芬迪湾(Bay of Fundy)。我到此地,站在新斯科细亚省特鲁罗(Truro)镇外的河岸上亲眼看看。鲑鱼河(Salmon River)的烂泥河床就在我下方18公尺处。在河床中央,一条30公分深、不起眼的小溪向左朝着远处的河湾流去,接着应该就入海了吧,从这里看不到。一个富有创业精神的加拿大人在这处岬角上盖了一间餐厅,观景窗朝下望向下面的多沙深渊。东西不多,不过这是世界上最令人叹为观止的地点之一。

这里是名闻遐迩的涌潮地点之一。至少在海洋爱好者和加拿大滨海诸省民众之间是名闻遐迩。我们这颗星球上只有几处地点有涌潮,这就是为什幺大多数民众压根儿没听人用兴奋的语气说过「潮来了!」这句话。

世界知名的芬迪湾是个由宽而窄的形状,而且表层之下看不到的恰好是倾斜的海床,两者一起导引并放大了流入的潮水。大西洋的海水进入80公里宽的海湾,而收缩的形状迫使海水在行经240公里距离的过程中上升,因而在米纳斯海盆(Minas Basin)、在新斯科细亚的沃尔夫维尔(Wolfville)附近,还有在特鲁罗这儿及邻近几个地点,造成了真的很古怪的结果。

世界各地的潮汐在月球和太阳连线时波动比较剧烈,新月时两者在同侧,满月时在反侧。因此,一个月两次,海边社区会经历这种春潮。这个名称产生严重的误导,因为这和春天或任何季节都没有关係。名称的缘由已不可考,或许人们认为这就像泉水一样〔译注:spring也有喷泉之意〕。在这段时间里,满潮时的海水逼近海边的木栈道,乾潮时则露出平常看不到的整片泥沙地。这时候,採蛤蜊的会查看他们的潮汐表,抓起桶子和铲子出门。此时的海面通常会比潮汐平均值多个0.3、0.6公尺的起落。

但只有这里不是这样。芬迪湾奇异、複杂的水奇观根本无视于每个月的日月连线,这里的海在春潮期间几乎没什幺变化。倒是在月球最接近地球时——每个月的近地点——芬迪湾的潮汐会变大。这种月距变动效应在其他地方影响都很小,在此地则事关重大。这就是为什幺在安排芬迪湾之旅前,如果你想亲眼看看最佳潮汐景观,先查看月球近地时间表才是明智之举。

我坐的地方是往内陆1.6公里处,完全看不到海的动静。然后,彷彿大家说好了一般,人们开始鱼贯走出餐厅,站在高筑的河堤上。每一颗头都向左转,朝向0.8公里外的河湾。人们看着他们的錶、他们的智慧手机,谈话中压低着嗓音,充满期待。

突然,它来了。涌潮。像个活物般绕过河湾,从这岸漫向那岸,60公分高的水墙现身,朝我们所在位置推进。当它到达我们下方,因其浪潮迎头撞上流向相反的河水而发出怒吼,其动量带着混合在一起的水向右流。大海轻轻鬆鬆就赢了这场水的战争。涌潮继续向右流,直到消失在视线之外。

这场秀还没结束。下一个小时,水继续流入河道,越来越高涨。是海在利用低河床让自己前进,越来越深入内陆。我要离开时,水说不定有9公尺深,显示出正在快速行进,方向与我刚来时相反。

沿岸每一个社区都有自己特别的潮汐奇闻——儘管不像此地这般异乎寻常——因为潮汐通常错综複杂,没办法每一种都完全弄懂。其源头主要来自月球,不过太阳也施加自己的潮汐力,比月球力的一半略小一些。

大多数人完全误解了眼前所见的潮汐。月球并非直接去拉动海水。如果月球真这幺做,新世纪运动所信仰的月球拉力影响人类生命,可能真有点道理了——毕竟我们的身体有65%是水。但故事真正的发展以非常特殊的方式与月球的重力产生关联。因为我们坑坑洞洞的邻居如此靠近,而且因为潮汐力随地球与月球间的距离立方(不是平方)而变动,月球对地球面月一侧所施加的「拉力」比对远侧的要大。这种差异并非导致潮汐效应的成因,差异本身就是潮汐效应。

潮汐效应并非重力,而是两个地点之间的重力差值。

这便是关键所在。因为当月球通过我们头上,比起月球和你的头之间的距离,月球和你的脚之间的距离只不过多了1.5、1.8公尺,算不上是有效的差值。

但地球的12,875公里直径就不同了。那几乎是月球与地球间距的4%。所以,地球面月侧半球与反侧半球所受的月球力差值产生了些许力矩,结果导致海水隆起0.9公尺。说到製造潮汐,几乎是月球说了算,这纯粹是因为月球太近了。事实上,太阳对我们所施加的重力拉力远为强大得多——比月球大上177倍。毕竟,太阳的分量要大上2,700万倍。但因为太阳的所在如此遥远,它对我们这颗星球相反两侧的作用力根本没多大差别。而且——这一点再怎幺强调都不嫌多——重要的是重力差,而非整个重力。

但潮汐古怪多变。在大溪地,根本没有因月球所致的潮汐。法属玻里尼西亚只看过一天一次、微不足道的30公分高太阳潮汐。当因潮汐而隆起的水在不同海域四处游走,就会有摇动、振荡,大溪地碰巧位于转折点上。这就像拿着一浅盆的水,水很快前后晃蕩起来。但盆子中央的水几乎不动。大溪地便座落在太平洋的支点上。有些地方因港口或海湾的形状,潮汐抵达的时间难以推估。


洋流是海的第二种推动力。这些洋流是力量强大的海水河,影响甚巨。海水是连续移动,我们在海中游泳或行船时,大概都有感受到水平移动的洋流。有些洋流来而复去、随风转移,或是影响只及于海边一小块区域。但其他洋流因为赤道炎热气候与盛行风的影响,可以跑过整个半球许多地方。

洋流能以每小时0.8~9公里的速度四处流动——一般而言与河流流速相同。墨西哥湾流把温暖的水从加勒比海往上带到美国东岸,然后再到欧洲,是速度最快的洋流之一。加利福尼亚洋流就悠闲多了。这股洋流带着冷飕飕的阿拉斯加海水,经奥勒冈到旧金山,使得旧金山的海滩只宜于海豹,不适于他种动物。同属慢速的还有名气响亮、寒冷的洪堡洋流,从南极往上移动到南美洲西岸,让企鹅逛街逛得比人们所以为的还更靠近赤道。

全球大约40%的热传是靠海面表层洋流来输送,深度一般来说不超过300公尺。这种洋流几乎都是由盛行风製造、引导。

我们最后一种海的推动力是波浪——三种之中最明显可见的。这里也是一样,几乎所有能量都来自风。开放海域的波浪通常介于1.5~4.5公尺高,每小时跑72.5公里。重要的是要记住,儘管波浪看似在动,但一滴滴个别的水并未移动,除了绕行几英寸宽的小小循环路径之外。一道波浪通过后,每一滴水大致都回到一开始的位置。我们观察漂浮的碎屑就清楚看出这一点了。

海上的波浪一般来说有120公尺的跨距(波长),就一指定位置而言,每几秒钟便有一道波浪通过。就同一系列的连续波来说,波和波的间隔永不改变——有时长达九秒,但几乎从不超过——这些波浪日复一日,以紧密一致的步伐横越广大的海洋。

当波浪抵达浅水区,这些步伐紧密一致的单调日子就到了尾声。一旦浪的波谷距海底的距离为波长的一半,摩擦力开始作用在波浪底部,让波浪渐渐慢下来。在此同时,动量依然带着浪的顶部以先前的速率往前。结果是波浪顶部升高的同时,也越来越往前倾。当陡峭程度的比值达到1:7(也就是波高为波长的七分之一),波浪无法自我支撑,浪就「碎了」。

碎浪所展现的威力之大,就不用我多说了。其无休无止、一再重複的痛击,几已超乎人类所能理解。仅仅一道海浪就重好几千吨。在暴风雨期间,高涨浪涛的每一波冲击都能令地面颤动,无论受其撞击的材质为何(最好是不要太贵),每1平方英尺要承受1吨重的力。

►万物运动大历史:我们是怎幺学会爱上懒散的?

书籍介绍

本文摘录自《万物运动大历史:人体的运作、宇宙的扩张、生物的演化,自然界的运动如何改变世界?》,脸谱出版

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作者:鲍伯・博曼(Bob Berman)
译者:林志懋

一部「动」史,18个探索自然奥祕的故事――每一个物种都有自己的演化历程,从最慢之物到最快之物,宇宙万物是怎幺动的?从光速到大脑的自由意志,我们如何爱上缓慢,又为何动个不停?知名科学作家鲍伯・博曼在书中进行了扣人心弦的观光之旅,为我们导览形塑宇宙万物各个面向令人叹为观止的无数运动。

本书谈的正是自然界所有形式的活动。为了替这种动态活力描绘出应有的生动色彩,书中运用从古代到21世纪科学家的发现,对于种种自发动作最奇妙、壮丽、引人入胜却也鲜为人知的运作方式,提供近距离的窥视。

万物运动大历史:海的三大推动力

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