翻滚的海浪

每个人大概都见过这样的现象:一张纸或船在水中漂浮时，它们是随着波浪上下起伏的，波形在水表面水平运动，而纸张或船虽仍然上下起伏但并没有做水平方向的运动。它一会儿被举到波浪尖上，一会儿又落入两个波浪的凹处。海浪的形状几乎是差不多的，一凹一凸起伏不断，凹下的低处就是波谷，那凸起的波浪尖称为波峰，波峰和其相邻波谷之间的距离即波浪的高度称波高。两个波峰间的距离就是波浪的长度——波长，波形的传播速度叫波速，即波速=波长/周期。两个相邻的波峰先后出现的时间间隔就是波浪的周期。

那么，波浪是如何形成的呢?

民间流传着“无风不起浪，有风高三丈”的俗话，道出了风浪产生的条件和原因。

风吹在海面上，借助与海面的摩擦作用，把能量传递给海水，从而形成层层波浪。风力越强，风吹的时间越久，波浪获取的能量就越多，浪越大;风吹的范围越大，水面上的浪区越大。海水是由无数的水质点集合起来的。在静止状态时，每个水质点都在自己的平衡位置上，而在风的作用下，水质点不断获得能量，使得波高、波长增长，使水质点失去平衡。而它们又迫不及待地要回到原来的位置上，但不可能立即回去，这样就造成它们各自绕着自己的平衡位置打转。当波浪不再接受风的能量，外力消失，那么水质点就会回到平衡位置，静止下来。

在海洋里，水面船只往往颠簸动荡，而在海洋深处的潜水艇却平安无事，这是怎么回事呢?原来，越向深处水质点受到风的影响越小。波浪随着深度的增加越来越小，直到停止为止。一个波高为10米，波长为200米的波浪，在200米的深处，它的振幅减小到10毫米，也就是说海面上的这样大的巨浪，到200米的深处只不过引起两厘米的波动而已。不仅水质点的振幅变小，它们的速度也减慢了。所以尽管海面上巨浪滔天，在不太深的海里却胜似闲庭，风平浪静，潜水艇稳如泰山。

我们讲到的海浪包括风浪、涌浪及近岸波。上面我们介绍的就是风浪，那么当风浪离开风区时是不是就静止下来呢?航海家在海上常会遇到这样的情况:明明是风和日丽，海面上却巨浪如山。原来海面并不随着风的转向(或停止)而立即安静下来，却持续波动一个相应长的时期，它们向邻近的海域传播出去。但是这时的波动和在风咆哮时却大不相同，波面上比较平缓，波峰要圆滑得多，波长也显然长得多，以周期和波高都相同的列波开始运动，特别是当它们向邻近的海域传播出去的时候，波长变得越来越长，传播速度越来越快，波高也越来越低矮了，这种由风区传入无风区的海浪，以及风停止或转向之后，脱离风的作用而继续朝着原有的方向传播的波浪就是涌浪。

当风浪或涌浪从大洋传到近岸浅海地区时，受到海岸地形的约束，只好改变自己的方向。当我们站在海边眺望层层波浪时，总看到它们排着几乎和海岸平行的长队向岸边涌来。这是因为波浪在深水处传播的速度比在浅水里快，水越浅，它们的下部受到海底的摩擦力越大，行动就慢了。当波峰线的一端先进入较浅的地方时，行动就迟缓了些，同时，在较深的那一端行动仍较快，一快一慢，两者在等深线附近速度趋于相近，而近岸的等深线又大都和海岸平行，所以人们就会看到一排排大致与海岸平行的波浪滚向岸边，退潮时也会在海滩上留下和海岸平行的沙纹。

波浪来到岸边会发生各种不同的情况。如果是陡峭的岩岸，它们就扑上去冲击;如果是斜斜的沙砾或泥质的海岸，它们在坡度较大时形成卷波，坡度小时就形成崩波。不管是什么波，由于长年累月地冲上来，滚下去，都会使海岸或被冲击、侵蚀，或被堆积。你看那些七零八落的巨大的石块就是岸边的花岗石长期被波浪冲击的结果;那海边光滑的砾石，又是岩山的化身;粉状的沙子，又是砾石的未来呢!海岸在波浪的作用下昼夜不停地被破坏着，又被塑造着。

当前进的波浪碰到陡峭的岩岸或长长的海堤或其他建筑时，除了向前冲击外，还被反射回来。反射回来的波就重叠在前进的波浪上，使波形只在原地上下波动，既不前进也不后退。人们为了把它与前进波区别开，称它为“驻波”。驻波振动最大的地方叫“波腹”，不振动的地方叫“波节”。波腹处垂直流速最大，波节处水平流速最大。发生驻波的地方海面会升高，更由于波节处的水平流速大，所以冲刷力量强，因此在海港建筑施工设计中就要特别考虑驻波的影响，采取加强基础等措施。

波浪中蕴藏着巨大的能量。一个拍岸浪对海岸的压力每平方米可达50吨。在风暴中，巨浪曾把一个1370吨重的水泥块推移了10米。1894年12月的一天，美国西部太平洋沿岸的哥伦比亚河入海口，发生了一件奇怪的事。

那里有一座高高的灯塔，旁边还有一座小屋，灯塔看守人就住在里面。

一天，看守人忽然听见屋顶上响声如雷，他吃惊地回过头，还没来得及闹清是怎么回事时，只见一个黑色的怪物带着噼里啪啦的声响，穿透天花板坠落地面。

看守人吓坏了，他战战兢兢地走到那黑色怪物的面前，简直不敢相信，这竟然是一块大石头!搬搬挺重，称称则足有64千克。经过专家鉴定，断定这块石头是被海浪卷到40米高的天空，再砸到看守人的房顶上的。

海浪的力量如此巨大，它能把50多千克的石块抛到比10层楼还要高的上空，说起来还真有点让人难以置信。

喧嚣不息的海上波浪，确实具有千钧之力。根据观测，海浪拍岸时的冲击力每平方米会达到30吨，大的甚至达到60吨，具有这样冲击力的巨大海浪，可以把1吨重的巨石抛到20米高的空中。

有人计算过，一个波高2米，周期5秒的海浪在1千米宽的海面上至少可以生产2000瓦的电力;一个波高3米，周期7秒的波浪，在10千米长的海面，可提供的电力达30000千瓦，相当于新安江水电站的发电量。而它却可任你利用，决不会枯竭。

海浪对海上航行、海洋渔业和海战都有直接的影响。巨大的海浪迫使航海停止、渔船归港、水上的飞机进入机库，水上作业无法进行。在大风前后，海洋里的鱼类往往密集成群。捕鱼时，掌握“抢风头，赶风尾”常能取得可喜的渔获量。在海军布设水雷时，也要了解海浪状况，否则，巨大的海浪往往会拉断雷索或破坏水雷。因此长期积累大量海浪的资料并进行计算分析，从而预报某些海区的风浪、涌浪，就成为海洋科学研究中的重要课题了。

我们知道不只是风或气压剧变能引起海面异常升降，使海水做巨大的运动。海底或海岸附近的地震、海底火山爆发，都可以使得海水奔腾起来，这种规模巨大的海水运动，人们称之为“海啸”。

1960年5月22日，智利中南部发生地震，所产生的波浪，在智利沿海平均波高为10米，最高达25米。当时，日本接到了地震的预报，但是，他们认为地震发生在南半球的智利，日本离智利17000千米远，不会有什么灾害，没有采取必要的措施。没想到过了21个小时，正当人们休息之时，排山般的海浪猛扑过来，仅在日本东海岸岩平县的野田湾一处，就有100多人毙命，5000余间房子被冲走或损毁。

海啸给沿岸的居民带来了难以估量的灾难。在过去被认为是“天灾”，是无法抗拒的。今天已经可以通过人造卫星对海啸和其他灾害性天气进行监测。可以根据天气预报采取更为有效的防御措施，把它们带来的灾害减少到最低的限度。

海　流

当大洋中的海水有规则地运动时，就形成了海流。有人把海流比作海洋中的河流。虽然同是水的流动，但与陆地上的江河细流比较，陆上江河以陆地为两岸，而海流的两岸仍是海水，所以用肉眼是看不出海流的。海流是历代航海家在对海洋的不断探索中发现的，近代海洋学家根据前人的资料，绘制出了比较精确的大洋环流图。

海流的形成

因为大洋中的海流多受大气洋流影响而产生，所以海风就成为大洋表层海流形成的主要原因。我们知道，赤道和低纬度地区的气温高，空气受热膨胀上升，形成低气压。低气压使两极寒冷而凝重的空气受热膨胀，形成冷风，从两极贴着地球表面吹向赤道，而热风从赤道升入高空向两极流动，这样就形成一个连续不断的流动气环。这种空气的不断流动，就是我们最常见的风。由于受地球自转等因素的影响，原本正南、正北的风向发生了偏移，在地球表面形成了风带。在广阔的大洋海面上，风吹水动，某处的海水被风吹走了，邻近的海水马上补充过来，连续不断，形成海水流动。这种由风直接影响产生的定向海水流动叫做风海流。

一般来说，我们生活的北半球，赤道附近海域热辐射较强，一年四季形成强劲的东北信风;而在高纬度地区，则终年劲吹西风。在这两股强劲信风的共同作用下，大洋海水向西流动，形成北赤道流。它横跨太平洋，全长1.4万千米以上。在大气环流作用下的大洋环流，又有暖流和寒流之分。暖流的海水温度比周围海水略高，寒流反之。在暖流中，有两支特别强大的海流，它们分别是太平洋里的黑潮和大西洋里的墨西哥暖流，又称大西洋湾流。

海流犹如人身体里的血液，大洋环流就像人体内的“大动脉”，而浅海水域中的海流，则像人体里的“毛细血管”。大大小小的海流，循环不绝，把海水从这一海域，带到另一海域;把底层的海水，提升到表层。

不同形式的海水流动，维持着海洋的能量与生态平衡，而大气、海洋间的能量交换，则调节着全球的气候变化。

南极环流

南半球盛行的西风带促成了南极环流的形成。在强劲西风的作用下，产生了强大的风海流。由于这股海流环绕着南极大陆，在南纬35°～65°的海域流动，所以被称为南极环流。南极环流对太平洋、大西洋和印度洋的深层水混合起着重要作用，它又把这三大洋的水连成一体，堪称世界海洋中的最强海流之一。同时，它对世界气候也产生了非常重大的影响。

升降流

上升流往往发生在近岸海域，由于风海流运动时使表层海水离开海岸，这引起近海岸的下层海水上升，形成了上升流;而远离海岸处的海水则下降，形成了下降流。上升流和下降流合在一起被称为升降流，它和水平海流一起构成了海洋总环流。上升流在上升的过程中，把深水区的大量营养物质带到了表层，这为浮游生物提供了丰富的养料，而浮游生物又为鱼类提供了饵料。因此，许多著名的渔场多分布在上升流很显著的海域——秘鲁渔场的形成就与该海域的上升流密不可分。

地中海升降流

地中海处于欧洲、亚洲、非洲三块大陆包围之中，人们发现:大西洋海水成年累月注入地中海中，却不见流出，也不见海水增加，这着实令人费解。后来，科学家发现了地中海密度流，才知道地中海与大西洋之间的海水相互交换的方式。原来，温度较高、密度较小的大西洋海水从表层进入地中海;而温度较低、密度较大的地中海海水则从海洋底层流向大西洋。这一进一出，使地中海水量保持了平衡。直布罗陀海峡是大西洋与地中海相通的狭窄通道，当滔滔的大西洋海水急速流经海格利斯神柱附近时，由于地理环境特殊形成漩涡、急流，一不小心，小型船只便会因掉进“无底洞”而“粉身碎骨”。在探险家大胆冲出直布罗陀海峡之前，地中海沿岸国家的绝大多数航船不敢冒失地驶入地中海。