第十九章 罕见与非凡
第十九章 罕见与非凡
在这一章里，我们来了解一些水体现象。它们不太可能常常出现，但仍然值得了解，因为一旦碰上它们，便会对你产生不小的影响。其中的某些现象会产生严重的效应，因而相对于我们已经了解到的一些轻微效应，这些现象获取了我们更多的关注，也更多地被我们谈论到。
开尔文波
地球的自转使海洋里产生一种叫“开尔文波”（Kelvin waves）的现象。其详细的科学原理令人瞠目结舌，但基本成因还算简单。搅动一杯茶，我们很容易看到茶水的运动会使某些地方升高，某些地方下降，也会看到在杯内四处打旋的细小波浪。地球的自转轻柔地搅起且推动了海洋，于是便形成了这些开尔文波。
由于开尔文波是单向传播的，也就是自西向东，海岸线便成为影响潮高的一个重要因素，因为朝西的海岸总是在经受潮水的冲击。开尔文波解释了为何朝西的港口往往会比朝东的港口更常出现巨大的潮汐，即便它们身处同一片海域。
海啸
数十年以来，很多人常常交叉使用海啸（tsunami）和潮汐波（tidalwave）这两个名词，但这只会平添混乱。悲哀的是，在2004年的印度洋海啸造成了数十万的伤亡之后，这个世界才被迫面对并深入了解这种巨大的水体现象，因而我们也才搞清楚海啸与潮汐波之间的区别。
海啸与潮汐毫无关系，它是海底在受到巨大能量冲击时所产生的一种海洋波，通常由地震或火山引发。这种地震冲击引发一组波浪，它们在形成初期有着惊人的波长，波高却较低，仅有大约一两英尺高，周期不超过10分钟。2004年，人们首次使用雷达检测到了早期海啸波高的精确数据：地震后2小时，这些波浪经测量达到了2英尺高（60厘米）。
在这一时期，这些波浪还算轻柔，但随后它们从自己猛烈的诞生地辐射开去，通常以每小时500英里的惊人速度传播。跟其他波浪一样，它们在向开阔的洋面上扩散时波高实际上会略微降低。2004年的那场地震之后过了3小时15分钟，波浪降到仅仅1英尺多高（40厘米）。
对于说明以下物理现象，没有比海啸更好、更令人生畏的例子了：水波的波高和波长在到达浅水区后会发生改变。当这些很长且较低的波浪到达沿岸的浅水区时，它们的波长变短，并被抬至毁灭性的高度。那些之前还不到膝盖高的波浪摇身一变成为100英尺（30米）高的致命海啸，横扫沿岸的居民区，导致来自14个国家的23万人在2004年12月失去了生命。
海岸边少有的、能预示海啸可能正在逼近的迹象是海水的突然退去，因为它们被吸到海中，卷入了正在发展壮大的波浪中。安达曼海[1]的海上吉卜赛人莫肯族注意到了这个现象，他们是少数能够认识到这种迹象的严重性并及时撤离的民族之一。萨利赫·卡拉塔莱是一个用鱼叉捕鱼的渔民，他曾注意到蝉这样的动物异常地安静下来，便在村里四处奔走以警告村民。村民们被这种征兆说服，全部转移到高地上去。海啸摧毁了他们的村子，但他们却活了下来。
对于一种波浪没有其他解释时……
如果长期观察沿岸的一片浅水，你可能会见到与我们之前所提到的波浪不同的类型。有的可能是涌浪从远处赶来而引发的，有时局部风也会引发很多波浪。还有一些时候，你会看到船只伴流引起的波浪，不管是来自附近还是远处的船。
但如果没有涌浪，没有风，也没有伴流呢？波浪还可能会形成吗？答案是肯定的。正如我们在前面所了解到的，潮汐可以被看作是环绕半个地球的超长低波。但我们也了解过，波浪只要到达浅水区后就会缩短——波长变小了。
偶尔，我们还可能看见涌到岸上的一种波浪，它们源自潮汐绕地球运动。这些是真正的潮汐波，尽管相当常见，它们却极少能被识别出来。
涌潮
假如以上提到的潮汐波遇到狭窄的地方，又受到海峡的摩擦，便会抬高生成一种可怕的波浪。又假如新生成的这组湍急的波浪迎头撞上向外的水流，结果就是很多压力聚积起来，释放后形成一种能量巨大的高涨波浪，它们被称为“涌潮”（tidal bore）。由于地形和潮汐律是不变的，因此在某些地方可以预见涌潮的出现，而在另外一些地方则无法预测。塞文河[2]的涌潮出了名地强劲，人们可以在上面冲浪。
法国的塞纳河也有涌潮，其法语名称为le mascaret。在它的特性还没有被详细记载、了解或者预测的时代，维克多·雨果的女儿和她的新婚丈夫曾在涌潮中丧生。
无潮区
驱使潮汐上下涨落的所有动力在某些地方会彼此抵消，从而使海面毫无高低潮之分。这些地方被称为“无潮区”（amphidromes）。无潮区仍旧有水流流动，但是水却没有做垂直运动。它们通常位于远离海岸的海面上。由于英国周边的海面不存在任何无潮区，所以除了激发我们的好奇心，它们影响甚微。
超级巨浪
1883年2月，一艘巨大的蒸汽轮“格拉摩根号”遇上了巨浪，滔天的巨浪砸向船体，撕裂桅杆，摧毁甲板室和船桥。这艘320英尺长的大船于次日沉没，却为44个船员留出了充足的时间搭乘救生船逃亡，也给了他们讲述这次骇人巨浪的机会，其威力没有任何一艘船能够招架。
几十年以来，科学家们一直认为海员们所描述的巨浪太过夸张，让人无法相信。他们口中的巨浪让其同类相形见绌，并能整个儿吞没船只，科学家们以为，这不过是水手们幻想出来的海上见闻闲谈罢了。他们之所以这样认为，是因为几乎所有描述海浪动态的数学模型都显示，不可能会出现这样顽劣的巨浪，因而它们也就不可能存在。数百个目击案例都无法撼动数学家们所建立的波浪方程式。
事实证明，科学家所依赖的这个模型对于海浪动态的理解有些过于简单了。这种理解在1995年1月1日发生了改变。那天，一波海浪袭击了北海的一处油气钻井平台。这道波浪无论如何也无法与科学家们的模型匹配。经激光传感器测量，它高达25.6米（84英尺），比其他波浪波高的2倍还要多，在当地已经是非常巨大的波浪。钻井平台只是受到了一些微小的损伤，然而支配我们对于波浪可能形态理解的数学模型却被砸了个粉碎。
一般来说，风在海面上制造的波浪都能完美归于特定的大小分类中，这些普通的波浪同样完美适用于数学模型。正如我们所了解到的，风力、距离以及时间长短一般会制造出波高特定的波浪。但有一个重要的历史性误解，那就是这些类型不过是仅供参考的可能情况，无法被归类于预测大小的波浪确实会出现，只不过没有那么频繁。归根结底这是个概率问题，可能会有一百道大小差不多的波浪经过，但这并不会改变一个事实：还是存在很小的可能性会经过一道大得多的波浪。正如船长们（起码是幸存下来的船长）几个世纪以来所知道的那样，存在一个极小的概率会偶尔出现骇人的巨浪。
1995年元旦，北海的一处油气平台监测到的巨浪验证了“超级巨浪”的存在
前面我们讲述的一些因素可能会增加大浪还有超级巨浪（rogue wave）生成的可能性，比如强大的水流遇上被风吹成的大浪。可能这就是为什么某些地方对巨浪和神秘海难的记载比其他地方都更多，其中最广为人知的可能是南非附近的厄加勒斯角。除了避开这些区域和风暴（这对于如今的海员来说并不可取，对过去的人来说当然也行不通），目前我们没有办法准确预测这些波浪可能会在何时何地袭击过往船只。有点讽刺的是，最新的科学研究证明，传统的宿命论水手哲学还是有一些可信度的，它认为当你的命数尽了，那就是尽了，正是这样。
排水孔谜题
向内旋转的巨大涡流在北半球逆时针旋转，而在南半球顺时针旋转。旋转方向由地球自转引起的科里奥利效应决定。在大的层面上，这种运动是非常可靠的，预报员们据此能够预测低气压天气系统以及洋流的变化。在天气或海洋这样的大系统里，这些变化真实可信，然而让科学家们长久以来一直困惑的是小范围的水体会如何变化，直到如今他们依旧在证明这种效应。
事实是，科学家们普遍赞同所有水体都以这种方式变化，小到……浴缸里的水，但在这里他们的意见出现了分歧。有的人，比如法国的液压工程师弗朗西斯·比耶塞尔，认为浴缸尺寸太小，无法证明这种效应，他觉得世界各地所有浴缸里的水都会随意朝某一方向旋转。但是美国工程师阿舍尔·夏皮罗不想让自己美好的沐浴时光被破坏掉，因而建立了一项对照实验，想要一次性解决这个问题。夏皮罗在1962年称，在美国麻省理工学院的实验条件下（因而在北半球），浴缸里的水在进入排水孔时会固定地逆时针旋转。他的实验结果并未得到广泛认可。大家一致认为实验的原始条件对结果影响巨大：缸里的水需要静止至少24个小时以排除残余波动。
为了证明拔掉塞子后水的运动方向的灵敏性，你只要在拔掉塞子前用手快速搅动一下塞子附近的水。不管你往哪个方向搅动，水在流出时都会以相同方向旋转，它并不会因为你身处不同的半球而有所变化。
对浴缸实验的一个合理总结是：在北半球任何较大的水体系统中，水会因科里奥利效应逆时针旋转，但是涡流越小，水的原始状态便越有可能影响你看到的运动方向。你可以很有把握地预测海洋涡流的旋转方向，但想要准确预测像浴缸中那样小的涡流，就需要将你的浴室改造为无菌实验室，其中不能有任何空气流动，且需要等待至少一天再拔掉塞子，理想情况下应使用机械臂拔。
露天水渠
在英国的偏远地区，假如你遇到一种向远处延展的迷你水渠，你发现的很可能是一道露天水渠（leat）。在偏远地区，这些在土地里用石头铺就的水道能将淡水从一个地方引至另一个地方。达特穆尔高地[3]的水渠是一个很好的例子，它绵延几公里，像是一道朴素的罗马渡槽。
海龙卷
我永远不会忘记多年之前驾着一架轻型飞机飞回英吉利海峡上空的那次经历。那本是阳光普照的一天，我注意到怀特岛以南几英里的上空高耸着一朵不祥的云彩。这朵云莫名地让我觉得不安，我研究了它好一阵子才看到它下面旋转着的细细水柱。我见到了迄今为止我唯一一次见过的海龙卷（waterspout）。我斜身飞离云彩，给空中交通管制发去无线电，报告了它的存在，他们承诺把这个现象告知其他空中飞行人员以及海事部门。
海龙卷有两种，一种是旋风式的，另一种是非旋风式的，我在那个夏日见到的是后者。非旋风式海龙卷只出现在局部地区，且常见于晴好天气。它们的生命周期很短，尽管风速在有些地点可能比较惊人，但它不会引发大范围的灾难。正如其名字所表明的，旋风式海龙卷是海面上的龙卷风，它们是完全不同的暴烈品种，会对大面积区域构成严重的威胁。
泰晤士河水闸
我的航海同好约翰·帕尔是个泰晤士河迷，他说泰晤士河水闸（Thames Barrier）偶尔会让我们得以见识一种在其他地方很难见到的现象：潮水在退潮时上涨。当水闸升高，退去的潮水无法下落，因而外流的潮流在试图把水带到海洋里时受到了水闸的阻挡，于是河水越积越高，便形成了落潮上涨这样的奇怪效应。
海洋流涡
科里奥利效应使得北半球的大洋流顺时针偏离，而南半球的逆时针偏离。当这种效应叠加上海洋被陆地包围的方式，在某些地方的结果就是会形成一种海洋流涡（ocean gyre）——旋转着的巨大水体。
海洋流涡会汇集漂浮物，不管是自然还是人为的漂浮碎屑都会被卷入这些旋转的系统之内，且常常长达数年。这使某些地方不幸成为垃圾聚集区，有一处海域已得了一个耻辱的绰号——“大太平洋垃圾带”（The Great Pacific Garbage Patch）。
海上长堆
传统而言，“长堆”一词指的是收获时分我们在田野里看到的一排排倒下的谷物，但这个词已经被借用于描述很多事物排成一长条的景象。
风在吹过辽阔的海面时会形成一种叫朗缪尔环流（Langmuircirculation）的现象，在那里会形成水流漩涡，它们就好像是海洋里的螺旋开瓶器。这些螺旋水流形成一排排的长线，与风吹的方向平行。漩涡迫使有些地方的水上升形成长堆，而另外一些地方的水则下陷。最后的结果就是海面上形成了可见的长长水线，它们中既有相对平静的水面，也有波涛汹涌的水面，还有海藻和其他漂浮物。
如果在海上见到长长的直线，且与风向平行，那么你看到的很可能就是海上长堆（windrow at sea）。（但是记住，假如你是在微风轻拂的一天在海岸边看到了一道道平静光滑的水面，你看到的则很可能是涟漪中的浮油纹，具体见“解读波浪”一章。）
漩涡
假如强大的潮流遇上合适的地形，这些高速的水流便会旋转起来，成为“漩涡”（whirlpool）。在几英里开外的地方都能听到最大的漩涡的声音。苏格兰朱拉岛附近的科里弗雷肯是世界上最大也是最具威力的漩涡，1947年，它差点儿溺死了乔治·奥威尔[4]。
滑溜水
在1968年举行的阿卡普尔科[5]奥运会上，帆船手们经历了一种叫“滑溜水”（slippery sea）的复杂现象。从壮观的河湾到适中的河流，你很有可能会花一些时间站立于河水与海洋交汇之处，尤其是因为那里还是非常受欢迎的景点。
当潮水退回到海面上，河流里的淡水有时也会流向海洋。淡水要比咸水轻，因而这两者并不总能均匀混合，咸水之上可能会覆盖一层淡水，尤其是当水温较高，也就是可能在夏季，这种情况更容易出现。
这片滑溜的水层与其下面的海水还有它周围的水面有着明显不同的特性。风会驱使这层水向前移动，移动方向可能会与下面的咸水不同。1968年的奥运会上，帆船手们需要比赛策略家们帮忙弄清楚为何相邻的水面会朝如此违背直觉的方向移动。
“火把威尔”与“灯笼杰克”
在某些静水中，比如沼泽地里，细菌以水面下堆积的生物尸体为生。这些尸体耗光了水中的溶解氧。细菌可不会轻易放弃，厌氧菌在此时登场，它们运用不同的处理方式分解腐烂的动植物尸体。厌氧菌生成甲烷，当太多甲烷形成时，它们便会以气泡的形式从水面上冒出。这些气体偶尔会自燃，在水面上形成跳动的蓝色火苗。这些火苗得了很多诨名，其中包括“火把威尔”（Will-o'-the-Wisps）与“灯笼杰克”（Jack-o'-Lanterns）[6]。这些名号在英国乡下还有很多变体：“灯笼霍比”（赫特福德郡及东安格利亚[7]）、“干木辛基”（萨默塞特及德文郡），以及“灯笼佩格”（兰开夏郡），在那里这些火光与恶魔传说交织在一起。它们仍停留在我的“非常乐于有一天能见到它们”清单上，希望你能有足够的运气见到它们。
绿闪
倘若在鸡尾酒时分与航海人员长时间待在一起，不久你便会听到有人讨论“绿闪”（green flash）。当大气条件适宜（特别在出现“逆温”这个气象现象时），在太阳刚刚落下后或升起前的一个短暂的片刻里，那时太阳光的红光和黄光无法折射到地平线上，但是蓝光却被大量折射，并完全散射在大气中。此时，只有一种颜色能够从地平线之下进入你的眼睛。倘若足够耐心和幸运，你会看到地平线上迸发出明亮的绿光。绿闪很少出现，带有一些神秘性，但它是一种真实存在的现象，因此有可能被观察到。
如果碰巧注意到太阳在垂直方向上被略微拉长，而不是像常见的那样被压扁，这便说明出现了逆温现象。此时暖气团压在冷气团顶端，为绿闪提供了一个理想的观察条件。
飞鱼
在夜晚时分的海面上，独自待在船上的感受混杂着喜悦与恐惧。你会惊叹于海洋的辽阔与夜空的星光璀璨，它们让你意识到你在蒙受大自然的恩赐，所以当下最好的做法就是好好享受此时美好平静的时光。2007年12月，我曾在大西洋上享受这样的时刻。我欣赏着火星和猎户座，聆听着船头破开温和的水波时有节奏的拍打声，这让人心旷神怡。正在这时我遭受了一个意想不到的打击。
我规划了一条走过小船甲板的路线，准备检查船帆和索具，再随意地将前晚冲到船上的飞鱼（flying fish）扔回海里，虽然它们大部分都已经死了。我并没有将它们煮了吃（托尔·海尔达尔[8]和他的船员们是这样做的），但我确实从一个事实中获得了一点安慰，那就是在世界的这一处很难会饿肚子，因为可食用的鱼会跃出水面，几乎是直接飞到锅里。有一晚，在我慌乱的捡拾中一条飞鱼活着回到了海里。但在此之前，它以高速重重地撞到我的脸上，引发了鱼和我扭动拍打的搞笑场面，让我咒骂不止。
自从这次飞鱼唐突地做了自我介绍后，我一直对它们抱有一点痴迷。人们普遍认为飞鱼有60到70种，分为双翼和四翼两类，鱼身能长达半米。严格说来它们并不会飞，而是用不动的翼状鳍滑翔，一次可以滑50到300英尺。最高纪录发生在日本，在那里有一只飞鱼被拍到滑翔了45秒。这听起来似乎不怎么样，但试着与无法从水中起飞且滑翔半秒的人类比比吧。
它们的飞翔是一种逃生技能，这非常巧妙，不仅因为它赋予此鱼的速度能让它们离开水面，还因为这使得飞鱼能够表演一种消失于镜后的魔术。这种鱼利用了特定角度下的海面可以作为镜子这一现象，因此捕食者没法知道它们的行踪。
这跟我们在水下从低角度观察水面时能够看到天空是一样的效应。在水下游泳的时候可以一试。你直直地往上看向水面，会看到很多东西，但是在以接近水平的角度看向水面时，只能看到明晃晃的一片。举个例子来说，有人站在游泳池边时，你只能从水下看到他的头肩，却看不到他的下半身，这种情况非常常见。
像蝴蝶一样，飞鱼也有很多美称，大树莓、豹翼、佩伯军士、阿帕切粉翅、紫烟、紫罗兰祈雨师、太平洋巫师等。
它们的翅膀通常会呈现斑斓的色彩，这些颜色在它们死后会很快消失，其原因至今仍是个谜，求偶与防御都无法充分解释它们。我十分钟情这些无法被轻易解读的美感。
它们一般只会出现在水温20多度的温暖海域，是热带表层水中最常见的鱼种之一。
蜃景
水面附近的空气会明显比更高处的空气冷，这个现象很常见。当你遇到上下存在温差的空气层时，它们可以充当透镜，将通过它们的光线弯曲。
条件适宜时，光线的弯曲会使正常高于地平线的事物看起来像是刚好出现在海面上一样。因纽特人将蜃景（looming）这种效应称为puikkaqtuq，翻译过来大意为“突然出现”。他们利用这种效应来为自己找到航线，并从远处发现陆地，而一般来说这并不可能。同样的效应也为太平洋岛民们所熟知，在那里这种方法被称为te kimeata。
辫状河
我们最有可能见到河流在较低的河段蜿蜒流淌，但如果水沿合适的坡道流下，坡面上又有适宜的沉积物类型，那么主流便会分裂为十几股较小的细流，因而出现“辫状河”（braided river）。辫状河中的细小河道在沙洲和岛屿之间彼此交叉。（在更大的层面上，辫状河与我们在“海滩”那一章里讲到的“流痕”是一样的效应。）
“braid”一词来源于中世纪的英语单词“breyden”，它的意思是突然移动，词根来自古英语“bregdan”——划动，比如划动一把剑。它用在这里非常合适——水道常常抛却旧水道跳入新水道，几乎是突然随机地改变方向。
水下闪电
我听过的最神秘的水面迹象可能是“特拉帕”（te lapa）——水下闪电（underwater lightning）。当戴维·刘易斯与太平洋岛民们一起航行时，他们让他往深水中看，在那里他看到了闪烁的光束。岛民们惯于用这些光束进行导航，因为它们会固定地从陆地方向发射过来，在远离岛屿80到100英里（这远远超过可视范围）时看得最清楚。
对于这些闪光，所有的科学解释仍然停留在猜测阶段，它们可能是自陆地上而来的反射波造成的生物发光。但它仍旧是个谜，留待我们揭开。
[1]印度洋的一部分，在亚洲中南半岛和安达曼群岛、苏门答腊岛之间。
[2]英国境内最长的河流，全长354公里，源自威尔士中部，注入大西洋布里斯托尔湾。
[3]位于英格兰得文郡西部，1951年被划为国家公园。——编注
[4]乔治·奥威尔（George Orwell, 1903—1950），英国著名小说家、记者和社会评论家。他的代表作《动物庄园》和《1984》是反极权主义的经典名著，其中《1984》是20世纪最有影响力的英语小说之一。
[5]墨西哥南部港市。
[6]这些诨名源自爱尔兰、苏格兰及英格兰等地的各种民间传说，故事中名叫威尔或杰克的主人公因作恶多端而被诅咒永远待在沼泽地里，但被赐予一支火把来温暖自己，他却以此引诱愚蠢的过路人。
[7]英国英格兰东部地区，包括诺福克郡、萨福克郡和剑桥郡。
[8]托尔·海尔达尔（Thor Heyerdahl, 1914—2002），挪威著名的探险家、人类学家、海洋生物学家。