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     中国海洋报
     中科院海洋研究所

     

     

     

       

     
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    皮球在浪里能漂多远

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    波形前进,皮球只是
    做了一个圆周运动。

      如果把一个皮球扔到波动的海里,皮球能跟随波浪漂多远?你能回答这个问题吗?在这里,我们还得想一想田野里的麦浪。麦田里,尽管麦浪翻滚,可是麦子还是牢固地扎根在泥土里,麦穗还是牢牢地生长在麦杆上。在发生麦浪的时候,麦穗只是在本身的位置附近摇摆,所有摇摆的麦穗合起来。就构成了波动的形状。

      这种现象并不只限于麦浪。你可以拿一条长绳子来。一端固定在墙上,一端握在手里用手腕轻轻抖-抖,就会有一个波顺着绳子向前运动。这个波引起了整条长绳的运动,但是,绳子本身并没有向前移动。

      现在再回到海里的皮球。如果注意观察就会发现,皮球在水中只随着波浪上下颠簸和左右摇摆(见图0125.4.1)。当波峰传过来的时候,皮球被向上举起来,还随着波浪向前移动了一点距离;在波谷到来时,皮球被抛下来,还向后回到了原来的位置。这样的结果,-个波传过去了,也就是说波形向前移动了,而皮球还在原地没有前进,只是随着波动做了一个圆周运动。

      海水是由无数个非常小的水滴组成的,通常把这些小水滴叫做水质点。当海面上没有风时,表面的水质点保持平静状态,一旦海面上有了风,各个水质点就被吹离了原来的平衡位置,在风和重力的作用下,近似地做圆周运动,运动的中心是原来的平衡位置。无数个水质点按先后次序依次做这样的圆周运动,就形成了向前传播的海浪。这里要强调的是,海浪的传播只是波动形状的传播,水质点本身并不向前移动,而是在平衡位置的周围做圆周运动。

      海水的水质点是紧密连在一起的,海面出现波动的时候,必然带动它下面的水质点,一个一个往下传。在波峰传过来时,海面的水质点被拾起来,海面以下的水质点也跟着被抬起来;在波谷传过来时,海面的水质点被抛下去,下层的水质点也相应地向下运动。所以在海面发生波动时,海面以下的水层也随着出现类似的波动现象。不过,海面以下的波动要比表面的波动小,这是因为随着深度的增加,波动受到的阻力和摩擦力加大,能量降低,水质点做圆周运动的半径也随之减小,波高也就变小,到了一定的深度,海浪就没有"力气"了,变得愈来愈微弱,最后完全消失。据计算,在离海面一个波长的深度上,波浪只有海面波高的l/500。比如说,海面上的波高为8米,波长为150米,那么在150米深的地方,波高只有0.016米了。我们知道,大洋的水深都超过l000米,所以,尽管海面上会出现惊涛骇浪,但在大洋的深处,仍然是一个平静的世界。

     


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