「海雪」飄飄
如果你有機會乘坐潛艇去作深海科學考查,你就會有可能看到一幅奇妙的景觀:海水中正在下著一場鵝毛大「雪」。
1974年,一艘輕型潛艇去北冰洋探測深海水文特徵。潛艇很快鑽入了被堅冰覆蓋的北冰洋,下降到一團漆黑的深海。艇長命令打開強烈的探照燈光,這時舷窗外出現了一幅奇妙的「雪」景:無數「雪花」紛紛揚揚地下個不停,甚至還能見到成串成串的雪片在海水中飛舞。此情此景與北冰洋冰面上空下的雪沒有什麼兩樣。在飛舞飄揚的「雪花」中,不時飄來一些形態怪異的海蜇,有葵花狀的,有皇冠狀的……它們在雪花中搖晃而過。有時也會遊來成群的魚兒。對著「雪花」追逐嬉遊一陣,然後消失在「大雪」之中。這些深海生物的交替出現,使奇妙的「雪」景更加絢麗多彩。
我們知道,雪很快就融於水,何況在北冰洋的深海,海面上還有一層堅冰阻擋著,天空中的降雪根本到不了深海,那為什麼還能在此處見到這樣的「海雪」奇觀呢?原來,「海雪」看起來酷似陸地上的降雪,但它與陸地上的降雪是兩種迥然不同的東西。
最早看到「海雪」的是美國的一位生物學家,他發現「海雪」是由浮遊生物組成的絮狀物,便稱之為「浮遊生物雪」。
深海潛水器的發明,使人們能夠潛入深海進行觀察,大大地開闊了眼界,「海雪」也因此被人們所發現。事實上,形成「海雪」的東西不只是浮遊生物,海水中各種各樣的懸浮著的大小顆粒,諸如生物體死亡分解的碎屑、生物排洩的糞便團粒、大陸水流攜帶來的顆粒等等,都是製造「海雪」的原料。這些顆粒相互碰撞結合,變成較大的顆粒,便滾雪球一樣越滾越大,形成大型絮狀懸浮物,這就是所謂的「海雪」。所以學者們也稱「海雪」為「大型懸浮物」。如果把它們從海水中取出來,所看到的不過是些絮狀鬆散的東西,既沒有雪花那樣的潔白晶瑩,也沒有雪花那樣的美麗多姿,很難想像這種東西能在海水中創造出「海雪」奇景。
經過研究分析,人們終於明白,「海雪」奇觀完全是水中光學作用的結果,道理很簡單。每個人都有這樣的體會,在一間比較暗的房間裡,我們看不到那些飄散在空氣中的細小灰塵;然而,當明亮的陽光射入房間時,我們便可以看到太陽光束中飄動著無數閃閃發亮的塵粒,光學上把這種現象稱為延德耳效應。同樣,在黑暗的深海裡,海水中的懸浮物在探照燈光的照射下,也會顯現出閃爍著的白光。又由於光的折射作用,在水中的物體看起來比實際的要大,這樣的懸浮物質就像雪花了。加上懸浮物與海水比重差不多,能在海水中隨流飄蕩,這樣展現在人們面前的就是雪花飛舞的「海雪」奇觀了。 「海雪」與海洋生物究竟有什麼關係,「海雪」的形成過程有什麼規律,是海洋學家正在努力探索的問題。
「浮雲」朵朵
藍天、白雲,是人們司空見慣的天氣現象。但你是否知道,在蔚藍色的大海之中,也有一種奇妙的「雲朵」,它在白天躲進深海避人眼目,而到了夜晚才浮上海面亮相。這種海中「浮雲」神出鬼沒,蹤影不定,神秘地漂浮在大洋深水之中,令人難以捉摸。
1939年,英國巡洋艦「埃齊勒斯號」正在太平洋上航行。當時,由於德國的潛艇在太平洋的活動很猖獗,英國人時時小心提防,不斷用聲吶儀探測水下情況。高頻聲波測到240米就反射回來了,難道遇到了德國潛艇?英艦上的官兵十分緊張,進入了緊急戰鬥狀態。事後才知道,這個特殊的聲波反射區很龐大,面積達幾百平方千米,厚度達100米。它既不是海底山脈,也不是魚群,更不可能是潛艇了。
那麼,這個神秘的水下怪物究竟是什麼呢?當時誰也搞不清楚。為了揭開這個謎,科學家們進行了大量的調查研究。1942年,美國科學家在太平洋進行試驗時,意外地探測到這種深海「浮雲」,於是對它作了跟蹤研究,結果發現「浮雲」有一種怪脾氣,喜歡晝伏夜出。1945年,美國海洋生物學家馬丁·詹森也證實了海中「浮雲」白天下沉、夜間上升的規律。在以後的許多年中,人們陸續進行了多次試驗和觀測,特別是1962年那次,人們乘坐深潛器多次潛入深海「浮雲」中去,在「雲」中和「雲」層上下兩側進行觀測。現在,科學家們終於揭開了這個謎。
原來,在海洋的一定水深內,常聚集著為數眾多的浮遊生物。這些浮遊生物的氣囊與聲波共振,使聲:波強烈散射。因此,這些浮遊生物集結的水層,便成了聲波的散射層;組成這些散射體的,有磷蝦科動物、烏賊、橈足類動物以及魚類。正因為深水散射層是由不同生物所組成的複雜群體,所以其散射強度必定會隨著地點、季節和晝夜的變化及聲波頻率的變化而變化。
科學家已查明,除了南極沿海個別海區外,在所有的大洋深處,都存在著深水散射層。就像天上飄動的浮雲一樣,深海「浮雲」也能漂動,只不過是垂直浮動;晝沉夜升的浮遊生物,為了保持在不同深度上的光照強度不變,日出時就下沉,日落後就上浮。有趣的是,深海「浮雲」並非一層,往往是分為三層。第一、二兩層都進行垂直的晝沉夜升,而第三層卻穩定不動,並不上下遷移。
深海「浮雲」所散射的聲波,會引起聲波的體積混響,即像在空曠的山谷裡大喊一聲後所聽到的回音一樣,引起一陣長長的逐漸減弱的顫動的聲響。這種混響給艦艇的主動聲吶帶來嚴重的幹擾,使聲吶找不到敵人的潛水艇、魚雷等目標;但隨之而來的有一個好處,就是給潛水艇的隱蔽創造了條件。潛水艇可以利用這種綿亙幾百千米的深海「浮雲」,秘密地接近敵方目標,完成作戰任務。萬一被敵方發覺,那也不要緊,可以鑽進「雲層」中安全地躲藏起來。當然,深海「浮雲」也是天然漁場,如果人們知道了「浮雲」中的生物種類,就可以決定是否撒網捕撈了。
「瀑布」奇觀
現代海底探險家皮卡爾坐在深潛器內,打開海底探照燈,發現前面的水流十分異常,還沒等他反應過來,深潛器突然向前滑動了50多米,接著便一落千丈,如墜落無底深淵……
原來,皮卡爾乘坐的深潛器無意中進入了海底瀑布內。
在陸地上,世界最大的瀑布要數安赫爾瀑布。這條大瀑布從委內瑞拉東部高聳的峭壁上飛流直下,落差達802米,是世界聞名的尼亞加拉瀑布的15倍。但是,與海底瀑布相比,它簡直就是小巫見大巫了。
自從皮卡爾在海底的一次驚遇之後。海洋科學家就斷定海底也有瀑布存在。現在海洋科學家發現了一個名叫丹麥海峽的海底特大瀑布。它位於格陵蘭島和冰島之間的大西洋海底,瀑布的落差為3500米,是安赫爾瀑布的4倍多。
丹麥海峽海底瀑布,是海洋科學家在格陵蘭島沿海的航線上測量海水流動的速率時,在無意中發現的。水流計被測量人員沉入海中後,連續被強大的水流衝壞。科學家猜測,水流如此洶湧,一定是由巨大的海水從海底峭壁傾瀉造成的。後來經過多次測量,證實了這條海底瀑布的存在,雖然人們無法直接目睹其壯觀,但海洋科學家還是揭開了它的廬山真面目。據粗略估計,它寬約2000米,落差約3500米,深藏在200米至3700米深的海洋之中,厚約200米,每秒鐘就有高達50億升的海水從水中峭壁傾瀉而下,這大約相當於在1秒鐘內將浩大的亞馬孫河水全部倒入海洋的流量的25倍。
重要的是,丹麥海峽大瀑布及其他海洋大瀑布,具有控制不同地區海洋的水溫及含鹽量的奇妙作用。如同加熱一個平底鍋中的水形成環流一樣,如果平底鍋的一端被加熱,這一端的熱水就會產生向上的上升流;而另一端的水是冷的,涼水將迅速下沉而產生下降流,到達鍋底後又向熱端擴散。我們可以設想,如果在海洋「鍋底」出現海底「山脈」或「山脊」等,大量下降的冷水就會匯聚在山脊背後,最終溢出而形成瀑布,傾下的冷水會與較熱的水混合,並很快擴散。這些海底大瀑布就是這樣促使極區溫度低、含鹽量大的海水從底部流向赤道,而熱帶海洋的暖水從表面流向極區,周而復始地運動著。