粘船的海水科学故事

　　可疑的船只被“粘”住

　　100多年前，在大西洋西北洋面上，有一艘渔船正在进行捕捞作业。渔船把网撒到海里，便拖着渔网前进。突然，船速明显降低，仿佛从沙滩上奔向大海的人一下水就走不动似的。

　　船员们大吃一惊，脑海里立刻闪现出一系列海怪的传说，莫非自己的船被海怪攫住了？恐怖感立刻笼罩全船。

　　船长命令全速前进。可是任凭机器怎么吼，螺旋桨怎么转，这船却一步也不能移动了。会不会是渔网拖住了什么东西？

　　船长下令：“收网！”

　　船员们拼命地往上拉渔网。可是，越拉，大家越害怕：从来都是撒开的渔网，今天却被卷成长长的一缕，仿佛有一只巨手扯着渔网，要把渔船拖向可怕的深渊。

　　“弃网！”船长无奈地下令。

　　船员们抄起斧头，三下两下就把渔网砍断了。然而，这一切都无济于事，渔船仿佛被黏性无穷的胶水粘住了，一点也动弹不了。

　　正当船员们绝望的时候，突然有人发现渔船开始动弹了，起先是慢慢移动，接着越来越快，终于脱离了这个令人恐怖的地方。

　　渔船返港了。船员们向亲人诉说着这次奇遇。可船为什么会被海水“粘”住？他们除了解释是海怪作祟外，谁也说不清到底是怎么回事。

　　无独有偶，海水“粘”船的事也被挪威著名探险家南森遇到了。

　　1893年6月19日，南森率船从奥斯陆港出发向北极方向驶去。8月29日，当船行驶到俄国喀拉海的泰梅尔半岛沿岸时，突然走不动了，船被海水“粘”住了。

　　顿时，船上一片混乱。南森却没有一丝惊慌，他环视海面，只见四周风平浪静，离岸也很远，不是搁浅，也没有触礁。那么，问题出在哪里呢？南森想，可能就是碰上传说中的“死水”了。他认真测量了不同深度的海水，记录下相关数据，并决意要揭开“死水”的奥秘。

　　“死水”的奥秘

　　1896年8月15日，南森经历了千辛万苦之后，终于回到了挪威。他请来了海洋学家埃克曼，共同探索“死水”的奥秘，终于弄清了其中的道理。

　　原来，海水的密度各处不同。一般说来，温度高的海水密度小，而温度低的海水密度大；盐度低的海水密度小，而盐度高的海水密度大。如果一个海域里有两种密度的海水同时存在，那么，密度小的海水就会集聚在密度大的海水上面，使海水成层分布。这上、下层之间形成一个屏障，叫“密度跃层”。“密度跃层”有的厚达几米。这种稳定的“密度跃层”可以把海水分成两种水团，分别位于跃层的上、下方，并以跃层作为界面。如果有某种外力（如月亮、太阳的引潮力，风、海流的摩擦力等）作用在界面上，界面就会产生波浪。这种波浪处于海面以下，人的肉眼完全看不见，因此称之为“内波”。

　　在海岸附近的江河人海口处，常常形成“冲淡水”，盐度和密度显著降低。它们的下面如果是密度大、盐度高的海水，就会形成“密度跃层”。夏季，寒冷地区的海上浮冰融化了，含盐低的水层浮动在高盐、高密度的海水之上时，也会形成“密度跃层”。南森遇到的就是后一种情况。

　　一旦上层水的厚度等于船只的吃水深度，如果船的航速比较低，船的螺旋桨的搅动就会在“密度跃层”上产生内波，内波的运动方向同船的航行方向相反，内波的阻力就会迅速增大，船速就会减慢下来，船就像被海水“粘”住似的寸步难行。当年南森的“弗雷姆”号被“粘”住时，船速就由4.5节突然降低到1节。后来，是风的推力超过了内波的“粘”力，才使南森的船脱险。

　　“死水”区的内波，由于水质运动的方向不同，不但会把渔船的渔网拧成一缕，还会使船舵失灵，甚至会使船只迷航。

　　科学家经过计算，得出内波的速度一般在2节左右，如果航速大大超过内波速度，海水就无法把船“粘”住了。如今舰船速度大大超过内波速度，因而海水“粘”船现象就成为了历史。

　　“液体海底”粘住潜水艇

　　虽说“密度跃层”产生的一般性的内波“粘”不住现代舰船了，可“密度跃层”却能托住水中下潜的潜艇。

　　1960年1月23日，瑞士的雅克·皮卡尔乘坐“的里雅斯特”号深潜器，开始了人类首次潜入世界大洋中最深的地方——马里亚纳海沟时，多次遇到“液体海底”的粘托。

　　那天上午，“的里雅斯特”号以每秒1米的速度缓缓向1万多米深的海沟潜去，几分钟后，深潜器突然停止下潜。难道这么快就着底了？不，不可能，这里是万米深渊，离海底还远着哩。那么，是深潜器出故障了吗？也不会，因为“的里雅斯特”号久经考验，况且下潜前又经再三检查，绝不会有什么问题。

　　雅克·皮卡尔又检查了一遍机械，没发现异常。他在视察海水温度表时，发现海水的温度变化剧烈。这时他才明白，原来又是“密度跃层”在作怪。

　　皮卡尔放掉一些汽油，放进一些海水，从而增加了深潜器的重量。这样，深潜器就突破了“液体海底”的阻挡，继续下潜了。

　　令人惊异的是，下潜仅10米，深潜器又一次被“粘”住了。他不得不再次调整压载重量，又一次突破“液体海底”的阻挡。下潜20米后，深潜器第三次被“粘”住。

　　这样折腾了4次，深潜器才完全冲破“液体海底”设置的“封锁线”，一路顺畅地潜到万米海底，创造了人类探险史上的新纪录。

　　研究“密度跃层”的意义

　　虽然“密度跃层”已不能“粘”住现代舰船，但对“密度跃层”的研究却极有军事价值。“密度跃层”厚达几米，海水的密度增大，仿佛筑起一道厚厚的“墙”，声呐发出的声波碰到这堵“墙”，就被反弹回去。当潜艇遇到水面舰艇的追捕时，如果钻到“密度跃层”下面，水面舰艇声呐发出的声波穿透不了“密度跃层”，就会成为“聋子”和“哑巴”，而潜艇却能安全撤离或发起反击。

　　在“密度跃层”中，跃层的上、下界面使声波产生折射，致使声波只能在“密度跃层”中向前传播，于是形成了一条水下声道。声波在声道中衰减很少，可谓畅通无阻，传播的速度和距离令人惊叹。1960年3月1日，在澳大利亚西南附近海中投下6枚深水炸弹，爆炸声波在水下1200米的声道里向外传播，绕过好望角，折向赤道，经3小时43分钟，被北半球百慕大群岛的水声站收到。爆炸声波传播绕地球半圈，并无明显减弱，可见水下声道真是声波传播的“高速公路”。

　　利用“密度跃层”中的声道，可以进行远距离水下通讯，最大通讯距离可达4000多公里。

　　另外，由于“密度跃层”如屏障横亘于海中，影响了上、下层海水交换，造成下层海水缺乏溶解氧，再加上硫细菌使沉积在海底的大量有机物产生高浓度的硫化氢气体，海洋生物难以在下层海水中生存。因此，“密度跃层”强烈的地方，生物主要生活在上层海水中。而且，内波引起的水文变化，迫使海洋生物活动的区域和范围也发生变化。因此，对“密度跃层”的研究，在军事和经济上都有重要意义。