第12章 地球上的液体
但老人河啊,他就是一直滚滚向前。
——奥斯卡·汉默斯坦二世(Oscar Hammerstein II),《老人河》(Ol'' Man River ),1927这则报纸标题很可怕。
“五十四名移民在地中海船难悲剧中渴死。”
2012年7月11日发自日内瓦的这则报道详细叙述了一桩骇人的苦难。根据仅存的生还者阿贝斯·瑟托(Abbes Settou)的证词,当他们的充气船在地中海破裂时,近五十名试图到达意大利的非洲移民死于口渴。联合国难民署高级专员说,向海岸防卫队示警的渔民在突尼西亚外海发现了喝海水活命的瑟托攀着破船的残骸。该名生还者说,船上没有淡水,几天内就开始有人死掉,包括他的三个家人。
浸在水中渴死,这是最残酷、最讽刺的事了。
这也凸显出水极为重要。在我们周遭内外所有移动物体中,至关重要的就是水和空气——令人好奇的是,只有这两种必需品是透明的。
我们的身体有三分之二是水,我们的大脑主要由水组成。所以,这种脑袋喜欢看水的流动,就像我们出了神地望着河流、对瀑布赞叹不已。我们用水洗澡,动不动就跳进水里;水是假期的核心要素,假期绕着水而转。而且,和这颗阴阳行星上的一切事物一样,有时水会转过头来对付我们,可悲的是,我的侄女和瑟托学到了这一点。
滔天大水总是令人害怕。但无数个世纪以来,关于水,既有事实,也有虚构,彼此相争又齐头并进。直到19世纪有了像样的科学知识,挪亚的大洪水才从一字不假的真实变成纯粹的寓言。这种转变只有在以下这一点变得显而易见时才能成立:如果大气中每29.5毫升的水蒸气都凝结成雨水,只会让海平面仅上升2.5厘米而已。不需要用到方舟。尽管有挪亚的四十天大雨,洪水也绝不可能超出区域性的规模,当时、今日都是如此。
不过,水和人类之间的关联还是有可能比我们所猜想的更加深。
有一种理论认为人类可能是一种在基因上与湖或海有所关联的水猿(aquatic ape),虽然人类学家普遍不采纳这种理论,但它或许能解释种种谜团,比如我们相对而言没有毛发,我们鼻子的大小以及为什么我们和其他灵长类不同,受惊吓时会倒抽一口气。 [1]不管怎么样,地球以水行星的型态存在,70%的地表是平均深度达3650米的液态,这在太阳系中是独一无二的。但这也合乎逻辑,因为H2O是宇宙中最普遍的化合物。
这也完全可以理解。宇宙中最丰富的元素是氢、氦和氧,氦不和任何东西发生化学反应,所以把它从“最重要”的清单上划掉。而即便氧的普及度比氢少了1000倍,但氧总是热切地想加入派对——什么派对都行。所以,H-和-O的求爱仪式,以及没完没了的“交换戒指”,在时空的每一个角落一再重复,也就不用太大惊小怪。
望远镜中显示,水几乎是无处不在的。大多数的恒星都有蒸汽包覆。彗星就是尘冰球变成的百万英里蒸汽流,是令人惊叹的尾巴。土星环,自然界最壮观的景致之一,是由无数的普通冰块所构成。
问题是,水在零下273.15摄氏度(绝对零度)至0摄氏度之间保持冰冻——而宇宙的大部分都处于这个范围内。气态水、也就是蒸汽的维持温度范围更大,从100摄氏度至1482摄氏度,1482摄氏度时,水分子开始崩解。因此,冰和蒸汽在宇宙各处高举水的大旗。液态形式只在一个非常窄的区间内取得优势:0摄氏度至100摄氏度(华氏32度至华氏212度)。 [2]而即使温度正确也不足以让水维持其液体状态。虽然我们多半生活在0摄氏度至100摄氏度的温度下,已知地球平均温度为15摄氏度,但除非我们受压力作用,否则还是看不到液态水。在宇宙的部分地区——像是夏季时期的火星——存在够多的热,足以把水变成液体,但可以说是没有压力,所以H2O在这颗红色行星上始终只能是蒸汽和冰。
地球大气的重量提供了所需的压力。降低压力,水很容易沸腾成气体。你只需要开车上山,就能自己证明这一点。你每爬升150米,沸点就大降约0.56摄氏度。所以,丹佛最烫的咖啡比波士顿最烫的咖啡凉了10度。在圣母峰顶,水很容易沸腾为蒸汽,以至于水的液温最高大约是71摄氏度,除非我们使用加压装置。假设航天员从宇宙飞船上拖来一桶水,要给杳无人迹的月表上一处装饰用的小水盆注满水,那么水会在剧烈沸腾的同时冻结成冰。 [3] 结果就是:一座奇形怪状的现代艺术雕塑品。
所以,H2O常有,然而其液体形态罕见。但正是这东西,构成了我们这颗行星表面的大部分,以及观看这整个盛景的人类眼睛。我们周遭到处都是这种神奇的东西。
多达1.36×1018立方米的水覆盖着地球。这其中,97.2%是海,0.65%左右是以淡水的湖、溪流、地下含水层和大气中的水蒸气与雾等形态存在,大约2%以冰的形态锁住。而这些液体全都做好移动的准备,一旦找到路,便蠕动着向行星中心逼近。第一步是从天而降,水流动的情景也就在所难免了。
水蒸气变成水滴降下,像这样通过空气持续不断循环的水量真的很庞大。一年当中,有38,494立方米的水落下成雨,如果能把这些雨全留在地表,将会形成覆盖全球近1.2米深的水层。这是我们全世界的年降雨量,这些雨必须有处可去。
雨水径流一开始是宽广的一大片,找到狭窄的隙缝或都市下水道的沟渠就流进去。从此刻起,水要么渗进地下蓄水池,不然就沿渠道而流,这种渠道的宽度多变,从窄窄的小溪到亚马逊河都有。
小溪大河可以蹦蹦跳跳,每小时只前进0.8千米,也可以每小时40千米的速度竞比,不管在哪里都量不到比这更快的了。通常河的流速大约是步行的速度,平均值为每小时4.8千米。就算是尼罗河,在它著名的年度泛滥期间,也只不过是以每小时8千米的速度往北冲而已。
河流在容易溢流的泛滥期以势不可挡的态势制造破坏。水比空气稠密800倍,所以不管撞上什么东西,都能断然加以推移。仅0.3米深的水就能移动90千克重的物体。还有,溪流的侵蚀作用很大一部分源自沉在水中的颗粒把岸边给刮掉了——在流速快的情况下,这些颗粒可能是整颗的卵石。
大雨过后一定会有一连串的径流,一开始是在渠道内流动的窄窄细流,冲刷出河岸陡峭的V形溪床。过了一段时间,岸边遭侵蚀,渠道变成宽广且底部平坦的水道。在非洪泛期,溪流就在这个新近形成的河谷中央流动。
爱因斯坦似乎是第一个指出河流往往会遵循π的规律的人,也就是3.14159这个数,后面还有无尽位数。意思是取一条河从源头到入海的直线距离,去除这条河实际在地面上蜿蜒的里程数,就等于π。河流往往会自己造出一条多弯路径,因为即使最小的弯也会导致外侧流速变快。这又产生额外的侵蚀与更尖锐的转折,进而导致流速进一步加快、侵蚀加速,以及更加尖锐的扭曲(被移除的沉积物通常贮存在下一个转折的内侧,造就后续的河湾)。但有一种自然过程限制了水想要迂回曲折的渴望:弯得太过头会让河流一百八十度大转向,结果制造出牛轭湖而缩短了路程 [4] 。留给我们的是许多半圆形,以及
3.14的整体值。你可以从空中或在地图上看到这种漂亮的景致。
弯道对直道之比,随每一条河流的情况而有所不同。最近似π的那种比值,在流经缓坡地形的河流处最常见。当河流在陡峭地形急泄而下,水势太快,π效应无法发挥。
我们希望在其他星球上也看到这种情形,除非没有别的地方有河流。火星在数百万年前有流动的水,不过还没人确定这些流水是长期存在,还是只在倏忽即逝的急流事件中出现。火星表面的河道是久远年代残留的幽灵,有些看起来的确迂回曲折。距离密西西比河4光年以内仅见的液态水并非流动的水,而是地表下的巨大蓄水库。木星的卫星欧罗巴(Europa,木卫二)和土星的卫星恩克拉多斯(Enceladus,土卫二)拥有温暖、诱人的咸水海,这是因为上方有1.6千米厚冰层的重量和压力。
河流侵蚀、带走的沉积物一直增加,累积量大得惊人。有些含有溶解的固体,如盐类,但大部分是悬移质(suspended load),就是这种东西使得河流混浊。河流也输送所谓的推移质(bed load)——以滑动和滚动方式沿着渠道底部移动的物质。
仅一条密西西比河,每年便带走7.5亿吨物质入海。这其中有三分之二是悬移质(不意外,因为那条河以巧克力色出名),2亿吨是溶解质,5000万吨是推移质。
流速至关重要。水的动能(冲击力)随其速度平方而增大。所以当水的速度加倍,造成损害的动能升高4倍。在洪泛期,河流的速度很容易便能增为3倍——也就是说,从每小时3.2千米增为9.6千米——冲刷河岸的动能就乘上9倍,非常强大。这便是为什么洪泛期会发生这种一发不可收拾的破坏与地形改变。
地下水通常也会移动——在多孔岩石间蠕动,一天只有几英尺,钻缝隙则只有几英寸。专家评估,隐藏在地表下600米内的水相当于全世界河流和湖泊总和量的20倍。说起淡水,我们只不过瞄到冰山的一角。
对我们危害最大的也是水,尽管各种因运动所致的不幸事故只占美国一年死亡人数(242万)的5%。 [5]这些致命的意外事故大多是车祸或坠落之类的。总的来说,大自然可以辩称无罪。大自然所导致的致命事故全部加起来,也只占所有死因的千分之一。尽管如此,暴风雨猛烈到夸张的程度,而且我们之中确实有人被风和地震带走了,这样的事实确保了新闻标题与实际的危险程度不成比例。就近年来的常态而言,美国每年有100人死于水患——洪泛,而死于闪电的有65人、死于龙卷风及其他暴风的有75人。
与此相比,死于车祸的有3.6万人。
就水的运动而言,在以往的作家们眼中,只有海值得一提。古人说七大洋,这个名称为英国小说家吉卜林(Rudyard Kipling,1865—1936)所用而家喻户晓。当然,因为所有海域彼此相连,其实只有一个全球之洋,但盐度、洋流及其他属性因地而异。
科学之外,是海的魔法。海似乎是为了令人谦卑而设计成这样的大小。尼安德塔人看着海水毫不倦怠地移动、鸣吼,凝视着波涛起伏,最后的人类亦将如此,而即使到了那时,其波动的力度也不会稍减。我们看不到空气移动、星系旋转或太阳胀缩脉动,但在这岸上,亚里士多德的“永恒运动”似乎不证自明。面对大海,无需诉诸理智。
海水以渴为刃,屠戮了许多人,这样的残虐真是吊诡。因绝望而喝海水,首先导致严重的痢疾,接着是神智错乱、脑部受损,最后死于肾衰竭。饮用盐含量超过1%的水,会使得血钠值和血压快速上升。
身体的反应不是针对水,而是针对盐,肾脏只要用淡水就能把盐排除掉。距离以重量计的含盐3.5%可饮用标准,海水还差得远呢〔城市自来水的钠含量一般少于100 ppm(parts per million,0.0001%),法定的盐含量最大容许值是1000 ppm,也就是0.001%〕。(原文此处数字有误,应为0.1%。)在蒸发量大而河流补充量小的水域(例如波斯湾和红海),盐度很容易达到4.2%。相反地,波罗的海淡水注入量大,只有2%是盐。因此,海洋盐度是河流活动另一项因其行动所致的结果。不过,闲话说得也够了,我们回头来谈谈海的“三大”推动力。
波浪、潮汐、洋流,每一种都规模浩大,每一种都能发出无穷的力量。
所有探查潮汐的地点没一个比得上加拿大滨海诸省的芬迪湾(Bayof Fundy)。我到此地,站在新斯科细亚省特鲁罗(Truro)镇外的河岸上亲身观察,鲑鱼河(Salmon River)的烂泥河床就在我下方18米处。在河床中央,一条30厘米深、不起眼的小溪向左朝着远处的河湾流去,接着应该就入海了吧,从这里看不到。一个富有创业精神的加拿大人在这处岬角上盖了一间餐厅,从观景窗朝下望,可以看到下面的多沙深渊。景致不多,不过这是世界上最令人叹为观止的地点之一。
这里是名闻遐迩的涌潮地点之一,至少在海洋爱好者和加拿大滨海诸省民众之间是名闻遐迩。我们这颗星球上只有几处地点有涌潮,这就是为什么大多数民众压根儿没听人用兴奋的语气说过“潮来了!”这句话。
世界知名的芬迪湾是个由宽而窄的形状,而且表层之下看不到的恰好是倾斜的海床,两者一起导引并放大了流入的潮水。大西洋的海水进入80千米宽的海湾,而收缩的形状迫使海水在行经240千米距离的过程中上升,因而在米纳斯海盆(Minas Basin)、新斯科细亚的沃尔夫维尔(Wolfville)附近,还有特鲁罗这儿及邻近几个地点,造成了真的很古怪的结果。
会发生这种情况,都是因为沿岸潮汐的平均范围是3米,这儿的海面却频繁地在36米的范围中起落。6层楼——这是6层楼的垂直高度。
满潮时,我们看到船系在码头边漂着,模样正常。仅6小时后,这些船就一路往下,陷在下面18米处的泥巴里,古怪地暴露出码头的整个高度,相当于一座大型公寓建筑,笨拙地矗立着。就像在潮汐初期微弱无力却危机四伏的阶段,失去戒心的人受诱惑而陷入其掌握中,此时大海已经退得远远的,和旁观者之间隔着0.8千米的海藻、水洼和开心的海鸥。
世界各地的潮汐在月球和太阳对齐时波动比较剧烈,新月时两者在同侧,满月时在反侧。因此,一个月两次,海边小区会经历这种春潮。这个名称产生严重的误导,因为这和春天或任何季节都没有关系。名称的缘由已不可考,或许人们认为这就像泉水一样。在这段时间里,满潮时的海水逼近海边的木栈道,干潮时则露出平常看不到的整片泥沙地。这时候,采蛤蜊的人会查看他们的潮汐表,抓起桶和铲子出门。此时的海面通常会比潮汐平均值多个0.3、0.6米的起落。
但只有这里不是这样。芬迪湾奇异、复杂的水奇观根本无视每个月的太阳和月亮的对齐,这里的海在春潮期间几乎没什么变化。倒是在月球最接近地球时——每个月的近地点——芬迪湾的潮汐会变大。
这种月距变动效应在其他地方影响都很小,在芬迪湾则影响甚大。这就是为什么在安排芬迪湾之旅前,如果你想亲眼看看最佳潮汐景观,先查看月球近地时间表才是明智之举。
我坐的地方是往内陆1.6千米处,完全看不到海的动静。然后,仿佛编排好了一样,人们开始鱼贯走出餐厅,站在高筑的河堤上。每一颗头都向左转,朝向0.8千米外的河湾。人们看着他们的表和智能手机,谈话中压低着嗓音,充满期待。
突然,涌潮来了。它像个活物般绕过河湾,从这岸漫向那岸,60厘米高的水墙现身,朝我们所在的位置推进。当它到达我们下方,因其浪潮迎头撞上流向相反的河水而发出怒吼,其动量带着混合在一起的水向右流。大海轻轻松松就赢了这场水的战争。涌潮继续向右流,直到消失在人们的视线之外。
这场秀还没结束。下一个小时,水继续流入河道,越来越高涨,这是海在利用低河床让自己前进,越来越深入内陆。我要离开时,水说不定有9米深,显示出正在快速行进,方向与我刚来时相反。
沿岸每一个小区都有自己特别的潮汐奇闻——尽管不像此地这般异乎寻常——因为潮汐通常错综复杂,没办法完全弄懂每一种。其源头主要来自月球,不过太阳也施加自己的潮汐力,比月球力的一半略小一些。
大多数人完全误解了眼前所见的潮汐。月球并非直接去拉动海水。如果月球真这么做,新世纪运动所信仰的月球拉力影响人类生命,可能真有点道理了——毕竟我们的身体有65%是水。但故事真正的发展以非常特殊的方式与月球的重力产生关联。因为我们坑坑洼洼的邻居如此靠近,而且因为潮汐力随地球与月球间的距离立方(不是平方)而变动,月球对地球面月一侧所施加的“拉力”比对远侧的要大。这种差异并不是导致潮汐效应的成因,差异本身就是潮汐效应。
潮汐效应并非重力,而是两个地点之间的重力差值。
这便是关键所在。因为当月球经过我们头顶,比起月球和你的头之间的距离,月球和你的脚之间的距离只不过多了1.5或1.8米,算不上是有效的差值。
但地球的12,875千米直径就不同了。那几乎是月球与地球间距的4%。所以,地球面月侧半球与反侧半球所受的月球力差值产生了些许力矩,结果导致海水上涨0.9米。 [6] 说到制造潮汐,几乎是月球说了算,这纯粹是因为月球太近了。事实上,太阳对我们施加的重力和拉力强大得多——比月球大上177倍。毕竟,太阳的质量要比月球大2700万倍。但因为太阳的所在如此遥远,它对我们这颗星球相反两侧的作用力根本没多大差别。而且——这一点再怎么强调都不嫌多——重要的是重力差,而非整个重力。
但潮汐古怪多变。在大溪地,根本没有因月球所致的潮汐。法属玻里尼西亚只经历过一天一次、微不足道的30厘米高的太阳潮汐。当因潮汐而隆起的水在不同海域四处游走,就会有摇动、振荡,大溪地碰巧位于转折点上。这就像拿着一浅盆的水,水很快前后晃荡起来。
但盆子中央的水几乎不动。大溪地便坐落在太平洋的支点上。有些地方因港口或海湾的形状而难以推估潮汐抵达的时间。 [7]洋流是海的第二种推动力。这些洋流是力量强大的海水河,影响甚大。海水连续移动,我们在海中游泳或行船时,大概都有感受到水平移动的洋流。有些洋流来而复去、随风转移,或是只影响海边一小块区域。但其他洋流因为赤道炎热气候与盛行风的影响,可以跑过整个半球许多地方。
洋流能以每小时0.8~9千米的速度四处流动——一般而言与河流流速相同。墨西哥湾流把温暖的水从加勒比海往上带到美国东岸,然后再到欧洲,是速度最快的洋流之一。加利福尼亚洋流就悠闲多了。
这股洋流带着冷飕飕的阿拉斯加海水,经奥勒冈到旧金山,使得旧金山的海滩只适合海豹生存,不适于其他动物。同属慢速的还有名气响亮、寒冷的洪堡洋流,从南极往上移动到南美洲西岸,让企鹅逛街逛得比人们所以为的还更靠近赤道。
全球大约40%的热传递是由海面表层洋流引起的,深度一般来说不超过300米。这种洋流几乎都是由盛行风制造、引导的。
我们最后一种海的推动力是波浪——三种之中最明显可见的。这里也是一样,几乎所有能量都来自风。开放海域的波浪的高度通常介于1.5~4.5米之间,每小时跑72.5千米。重要的是,要记住,尽管波浪看似在动,但一滴滴个别的水并未移动,除了绕行几英寸宽的小小循环路径之外。一道波浪通过后,每一滴水大致都回到一开始的位置。我们观察漂浮的碎屑就能清楚看出这一点了。
海上的波浪一般来说有120米的跨距(波长),就一指定位置而言,每几秒钟便有一道波浪通过。就同一系列的连续波来说,波和波的间隔永不改变——有时长达9秒,但几乎从不超过9秒——这些波浪日复一日,以紧密一致的步伐横越广大的海洋。
当波浪抵达浅水区,这些步伐紧密一致的单调日子就到了尾声。
一旦浪的波谷距海底的距离为波长的一半,摩擦力开始作用在波浪底部,让波浪渐渐慢下来。在此同时,动量依然带着浪的顶部以先前的速率往前。结果是波浪顶部升高的同时,也越来越往前倾。当陡峭程度的比值达到1:7(也就是波高为波长的七分之一),波浪无法自我支撑,浪就“碎了”。
碎浪所展现的威力之大,就不用我多说了。其无休无止、一再重复的痛击,已经超乎人类所能理解的范围。仅一道海浪就重好几千吨。在暴风雨期间,高涨浪涛的每一波冲击都能令地面颤动,无论受其撞击的材质为何(最好是不要太贵),每1平方英尺要承受1吨重的力。
不用说也猜得到,波浪现象在海啸时能达到令人叹为观止的极致。即使在我们这个时代,要不是2004年印度洋和2011年日本东北部令人痛心的事件有很多录像画面,海啸可能还是会被大家误解为一道向岸边移动迫近的潮汐波浪。现在应该很少人会犯这种错了。平均来说,正常的海浪以每小时72.5千米的速度前进,但海啸每小时移动805千米左右,和喷射飞行器不相上下。还有,撇开挪亚的故事不谈,古代世界对于大海有可能全然改变行径并夺走无数生命,似乎也是一无所知。
大约在公元前6000年的史前时代,挪威海确实遭受过一场猛烈的海啸蹂躏,但没有记录留存以警告中东、波斯和地中海文明提防海啸的破坏力。而希拉岛(Thera),在今天被称为圣托里尼(Santorini),几乎被公元前1650年左右的一次爆裂式火山喷发摧毁,这次喷发所制造的海啸如此猛烈,把克里特岛附近的先进米诺斯文明(Minoan civilization)给彻底抹除了。但千年之后,当基督教圣经写出部分章节,而古典希腊最早的思想家正在观察大自然,这件事也已被忘得一干二净了。千年,毕竟是段漫长的时间啊。
这种认知不足在公元前426年夏天有了改变,当时为伯罗奔尼撒战争做了武装的水手们,被一次中型海啸吓到了。古希腊历史学家修昔底德(Thucydides)在他为这场冲突战争所撰写的史书中,坦率地思索导致海洋行径如此怪异的可能原因,并且做出正确结论,认为必定是海底地震。他因而成为把固态土地与液态海洋两者的运动加以联结的第一人。
半个世纪后,公元前373年,一场海啸永久淹没了希腊的赫里克城(Helike),摧毁了它的人口,而当年50多岁的柏拉图或许因此得到灵感,玄想出他称之为“亚特兰提斯”的灭绝文明。但这大体上还算是一桩地区性事件。
738年后的情形就不是这样了。
公元365年7月21日,一场海底大地震,类似规模每隔几千年才会发生一次的地震,袭击了克里特岛到埃及一带的地中海东岸地区。虽然该地区所有人都感受到地面剧烈摇晃,却没有造成大范围的毁灭就结束了——除了克里特岛,没有人警告他们,一道惊人的百英尺水墙正向外辐射而出。我们回想2004年海啸的26米潮浪,造成印度尼西亚班达亚齐这些地方25万人死亡,或是2011年的23.5米高海啸,毁了日本福岛第一核电厂(因为尴尬的是,备援的柴油发电机设在地面层),我们就能理解,30米——十层楼高的水墙一定很可怕。
我们有一份公元365年海啸幸存者实际的目击记录。而且这不是随便一位幸存者,而是罗马历史学家马切利努斯(AmmianusMarcellinus),此人以其对所处时代的日常生活做精确、不加渲染的记录闻名。就是他,在一桩绝非日常的事件展开时惊愕地注视,又几乎不带感情地详细记录在他的巨著《往事记》(Res Gestae )第二十六卷里:
才刚破晓……整个坚实大地为之震动、颤抖,海水被驱离……海不见了,无底深渊没了遮蔽,形状繁多、种类各异的海洋生物困在黏湿泥秽中为人所见……那时,许多船只仿佛搁浅在干地上,人们随意游走……徒手捡拾鱼虾之属;接着,怒吼的大海……涨高后回流,穿过熙来攘往的浅水区,猛烈撞击岛屿和广袤的大陆,夷平城里无数建筑……由于大量的水在最出人意料之时回头,淹死了好几千人……大船遭到猛击狂推,栖上了屋顶……其他船则被抛到离岸近2英里处。
另一位历史学家修昔底德说:“在我看来,如果不是地震,不可能发生这样的事。”
他不是完全正确的。任何一种大质量,像是陨石,击中了海域,都能移动够多的水而达到同样的效果。历来所记录到最大的波浪有惊人的525米高,大约比帝国大厦还高出50%,在1958年7月9日狂涌过阿拉斯加的利图亚湾(Lituya Bay)。这是史上最高的海啸。这场海啸的确是因地震而起,不过这地震并不是特别大,但震动把一大堆岩石给敲松了,这堆岩石俯冲900米、掉进吉尔伯特湾(GilbertInlet),移动了够多的水而制造出怪物级波浪。这种运动,光是它的规模就让人难以想象那样的画面。不管怎么说,每1立方英里的海有50亿吨重。
公元365年的海啸一路上摧毁了埃及亚历山大省的大片地区、克里特岛和利比亚滨海地带,并且溯尼罗河而上,把船只向内陆抛了3.2千米。地震使得克里特岛海岸从此升高了9米——至今仍是单一突发事件所造成的上升纪录保持者。这场日出海啸破坏力如此之大,亚力山大省把这一天定为“恐怖日”,每年都要做周年纪念——而且持续了两个世纪!一直到6世纪末才趋于沉寂而被遗忘。 [8]观察海浪是每个人都会做的闲暇消遣。海浪有许多很酷的特性,比如美国灵魂乐歌手奥蒂斯·瑞汀(Otis Redding,1941—1967)这些人,当他们“坐在海湾码头,看滚滚潮水远走”(瑞汀知名单曲《坐在海湾码头》的歌词),就曾一而再地察觉到。其中最受人喜爱的特性之一与绕射(diffraction)有关。开车经过山丘或建筑物附近时,打开车上的收音机,调频电台时有时无,而调幅的讯号稳定得多,我们这时所体验到的就是这种原理。这是由于电磁辐射绕着障碍物转弯——绕射。波长较长的,绕射较稳定。调幅电台所发射的波比调频波段的长了好几百倍,所以这些波转弯绕过障碍物要容易得多,因而不像调频那么容易被障碍物阻挡。换言之,当我们收听间隔宽的调幅波时,不会那么容易掉进无线电的阴影里。
现在回头来讲海,海的波浪也很长——几百英尺——所以不容易被小障碍物挡住。仔细看看,波浪遇上灯塔小岛时,如何在小岛后方快速地再次合流并继续其路线。如果一波波的海浪彼此再贴近一点,在小岛后方就会有更大的“阴影”区,当中的海域永远平静无波。注意一下防波堤、码头和其他各种尺寸的障碍物,你可以看到进行中的绕射效应。
海的运动依然有很多谜团。例如,纽约市以南、远及佛罗里达州的海岸线上,有很多地方散布着堰洲岛(barrier island,亦称离岸沙洲)——与海岸平行的离岸低矮沙脊。海浪打在这些岛上,因而屏障了其后的平静潟湖,船夫们乐于享受几英里的受保护的航行,不用面对开放海域的狂风巨浪。
问题是:为什么堰洲岛不会消失?所有海岸线在大海和暴风雨无休无止的猛击下,都经历了大幅的地形变动。逻辑告诉我们,这些堰洲岛不可能一直维持下去。这些一直存在的岛就是个谜,但海洋学家不会因此而停止猜想。
会不会是碎浪把海底冲上来的沙一直往岸上堆,为这些岛储备生力军?这些岛上的沙比满潮线还高得多,所以必定是极强烈的暴风雨才能把沙储存在岛上。但这样的暴风雨大有可能把这些狭长、脆弱的岛给冲刷掉,所以,我们又回到原点。或者,这些岛说不定是巨型沙丘的残余,或许是上一次冰河期存留下来?如果是,那么,说不定是这些岛和大陆之间的平静海域才需要解释——会不会这片海遮盖了与这些沙脊丘平行、在海面上升时沉没的一片低地?
光从这个例子——这种例子随便找都有好几百个——就能看出,关于运动威力强大的海洋与任其长期肆虐的海岸线之间的关系,即使是靠几个简单的方面也还无法确认。我们目前的科学,并非每次都能让我们对这永不落幕的水剧场有充分的理解。
有时,像我们之前的许多人那样,就只是“在海湾码头”坐着,看着海浪消磨时间,说不定会更好呢。
[1] 水猿假说(aquatic ape hypothesis,AAH)指出,现代智人有许多非此无以解惑的特性,皆可从水中得到解释。这个假说是在1942年由德国病理学家威斯坦霍佛(MaxWestenhöfer,1871—1957)最先提出,1960年又有英国海洋生物学家哈代(AlisterHardy,1896—1985)在未先得知的情况下提出。韦尔斯作家伊莱恩·摩根(ElaineMorgan)则在《水猿》(The Aquatic Ape )和《儿童的衍化》(The Descent of theChild )这类书中谆谆不倦地推广。这一套推论认为,我们从热带草原起家时不光是猿类的一个小分支而已。我们是在海平面上升时期来到水滨地带(大概是在非洲东部),换一种说法,我们发觉陆地上的竞争太多,决定去湖泊或内陆水道寻找机会。或许我们的祖先当中有一个大群落在海面上升时期被困在某座岛上,必须学会在海滩生活、从海洋起家。我们的祖先开始使用工具,因为他们需要撬开蛤蜊之类。我们花更多的时间待在海里,很快就失去外层的毛皮,因为没有毛发在水中比较有利。我们头上的头发还留着,或许是要让我们的小孩能在我们游泳时有东西可抓。我们的鼻子长得远比黑猩猩要长,这样当我们设法抬高头部就比较容易呼吸。我们的脂肪变成附着在皮肤底下,像海豚和鲸那样,而不是另外形成一层,像其他猿类和陆生哺乳类那样。吃惊或吓到时,我们会倒吸一口气。为什么?猿类从不倒吸气。除非这是为了下潜而急吸一口气的残留遗绪,否则是说不通的。水猿假说也解释了为什么我们这么迷恋水。其他猿类只有在有必要或对岸有食物时才会涉水,它们不喜欢水。我们喜欢:我们在湖滨、海畔度假,新生婴儿如果被抛进水中,本能就会做出正确动作而不溺水——至少不会马上溺水。(千万别试!)尽管古生物学家对于水猿假说大体上是漠视或不当一回事,但要是一个世纪后的学童关于我们的起源所学到的是这种解释,我也不会感到惊讶。
[2] 液态水存在于华氏32度至华氏212度(0摄氏度至100摄氏度)这180度范围内,并非巧合。当华伦海特发明他的温标时,他想要以彼此相反的数字来代表冰和蒸气——他认为这是相反的物质状态。在圆或罗盘中,反方向、“向后转”就是从你的起点转180度。而且,两个地理极的所在相隔了纬度180度。经度也一样:从英国格林威治零度点到极东地或极西地的经度有180度。所以,华伦海特按所需尺度制作他的温标度数分级,这样180个华氏度才会标示出冰冻到沸腾的进程。至于为什么他选择一个这么古怪的数字作为水的冰点,这是因为他的零度是他所能制作的最冷液体温度——几近结冰的泥浆状盐水。他发现,从这里开始往上升高32度,就是淡水结冰的温度。
[3] 下面是另一个顶级的《危险边缘》型事实:月球是水可以同时结冰和沸腾的地方。
[4] 河道弯成Ω形状,开口两端因侵蚀作用而越来越接近,最后连通恢复直线河道,留下弯道成湖,形似牛轭故命名之。——译者注
[5] 除了年轻人之外,意外不再名列前三大死因,但意外死亡率有重大的性别差异。只有3.5%的女性死于非故意伤害,但男性的这项比率是6.5%。我很怀疑有谁会对此感到惊讶。
[6] 我只说位置约略在月球下方的是“0.9米”的潮汐隆起,但海岸地区由于当地海床较浅的效应,平均有1.5米的潮汐差。往外到了开阔海域,就是0.9米。
[7] 我居住的地方要从纽约市沿哈德逊河往上游160千米,海潮一路上都有办法以十足的力量向前迈进。满潮一打上曼哈顿,就以每小时27千米的速度往上游前进,花7小时到达我们这儿,这意味着当满潮位于上游,下游那座大城市正好经历下一波的干潮。虽然潮汐隆起以每小时27千米移动,但水本身不动。任何人看着垃圾在哈德逊河潮汐中漂浮,就像涌潮一样,都会看到垃圾随着潮来只缓慢向北前进,接着稍后又会观察到垃圾往南漂。在它终于把那个位置清干净之前,这个来来回回的过程可能会重复个几次。这就是为什么套着游泳圈的人从我这一区漂到下曼哈顿要花上126天——大约4个月走160千米。很少有通勤的人选择这种便宜的旅行方式。
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