海啸现象
选自《发现天机》作者:张宝盈
海啸被称为六大自然灾害之一.一般认为,海啸是由于海底突发事件(海底地震及火山爆发等)所激起的巨浪,这些巨浪咆哮声如虎啸,故称为海啸.
海啸在滨海区域的表现形式是海水陡涨,骤然形成向岸行进的“水墙”,伴随着隆隆巨响,瞬时侵入滨海陆地,然后海水又骤然退去,或先退后涨,有时反复多次,造成生命财产的巨大损失.
海啸的发生是一个理论难题,(20世纪)80年代以前的研究均较少实质性的进展,不少学者认为现在谈论海啸的发生问题还为时过早.但近年来俄国和日本的学者在海啸发生的“弹性模式”方面,已经用数值方法研究了各种形式海底突变所生成海啸的各种情况,甚至把海啸发生模式引入实时海啸波高预报而加以应用.[1]
但是,究竟什么样的海底突变才能导致整个大洋都发生令人惊异的海水扰动,并形成巨大的摧毁力呢?仅仅是海底的垂直升降这样的机械运动能产生这样的破坏力吗?
研究表明,海啸是一种重力长波,其波长一般为几十至几百公里,周期2至200分钟,最常见的是2至40分钟.海啸波的传播速度与水深有关,可达每小时几百至一千公里以上.海啸波抵进近岸浅水时,波速变小,波幅(波高)却增大,有时可骤增至35米以上,具有无比的能量和破坏力.历史上最大海啸的波幅曾达51.8米,1964年发生在美国阿拉斯加的瓦耳迪兹(Valdez)港.[1]
从实测得知,地震海啸波的波压最大可达20~30吨/米2;在比斯开湾,拍岸浪的波压居然可达90吨/米2,每当这种大浪出现时,法国各地的验震仪都能记录到由此引起的大地震动.[2]如果仅仅是由海底的垂直升降引起的海水机械振动,能够产生这样强大的波压吗?而且海啸波常常是在传播了一两万公里之后仍能产生巨大摧毁力,机械振动能够形成这样的冲击力吗?
由地震引起的最大海啸,是1771年4月24日发生于支那琉球石恒岛沿海.海浪高度约为84.73米,观察到的涌浪以788.4公里/小时的速度向前呼啸奔腾.一块重达850吨的珊瑚团被海浪抛出2公里之远.[3]
而且,许多海啸反复发生多次,持续时间很长,如发生在1781年5月22日,即清乾隆四十六年台湾省西南部的一次大海啸,“水涨持续1至8小时.”“几乎全岛海水溢120公里.地动和海啸持续达8小时.”[1]
1918年2月广东南澳、汕头附近发生了7.3级地震,并伴有海啸发生,此海啸持续了14小时,波高达7米.[4]
如果仅仅是由于海底大面积垂直升降而引起海啸,怎么可能持续如此之久的时间呢?
发生在1946年4月1日凌晨夏威夷群岛的一次巨大海啸,当人们在睡梦中被惊醒后发现,原是海岸高处的地方已被海水淹没,……在人们还惊魂未定时,却发现海水已在后退.谁知15分钟后,海水再度上升,比上一次更加凶猛.这种现象几乎每间隔15分钟出现一次,当第6次海啸袭击后,势头才大减下来,最后完全消失.整个过程持续3小时左右.有的房子被海啸带到几百米远的地方,海港中停泊的万吨海轮,也被抛到岸上.
在这次海啸之后,才得知是由于阿留申海沟发生的海底地震引起的.是以每小时820公里的速度,来到远离几千公里外的夏威夷群岛.[5]
什么样的能量才能使海水以这样快的速度、这样长的时间、这样多的次数运动呢?它决不是海底的垂直升降这样的机械运动,海岸滑坡、山体滑坡等等对海水的冲击更产生不了这样猛烈的推力.
因为山体滑坡或海底塌陷、隆起等等导致的海水振荡只是一种机械振荡,是中性分子之间的力学碰撞,这种碰撞是短程相互作用,海水运动要通过分子之间的依次短程碰撞,因此这种振荡传播速度小,传播距离短,且很快会被海流、海浪、潮汐波所耗散,根本不可能传播到一两万公里远的大洋彼岸后仍威力无比.
而且,海底的垂直升降,即使面积很大,如1964年3月美国阿拉斯加南部沿海发生8.4级地震时,引起了13万平方公里的海底地壳的垂直变化,地壳的最大上升量为11.8米(柯迪亚克岛).[2]尽管13万平方公里的绝对面积很大,但相对于整个海洋面积36105.9万平方千米来说,仍然很小,仅占0.036%,微不足道;海底上升或下沉的幅度即使达到十几米(如上述11.8米),但相对于平均深度达3795米的整个海洋来说,仍很小,仅占0.31%.13万平方千米的海底地壳上升11.8米(这是最大数值,平均数值可能要小得多),充其量也就相当于在一个洗衣盆中鼓起了一个小米粒大的鼓包而已.所产生的能量相对也很小,而且这样的机械运动,会很快在汹涌的海流中被消耗殆尽,根本无法跨越一两万公里的大洋.海岸滑坡产生的机械运动更是如此.
一些研究也指出:海底滑坡和塌陷仅引起局部海水骚动,从未引起大的海啸.