科学网 › 标签 › 长波

标签: 长波

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

没有相关内容

相关日志

阿拉斯加地震，夏威夷海滩泳者遭殃——流体力学的魅力浅说（3）: 热度 2 sqdai 2010-8-23 07:15; 阿拉斯加近海发生一场强烈地震，导致夏威夷海滩上的游泳者数十人丧生！这是天方夜谭的传闻？还是科幻小说的虚构 ? 不！是活生生的现实，发生在 1962 年的真实故事。 1985 年我给研究生开讲水波动力学以来，至少给 500 人次讲过这个故事。需要声明的是：故事的原创者不是本人，而是麻省理工学院的梅强中教授，他 1981 年受中科院副院长周培源之邀，在北京的应用数学讲座中讲授水波动力学（同时受邀讲其它问题的有易家训、吴耀祖教授），就曾绘声绘色地讲述过此事；严格说来，他也不是真正的原创，而是根据一位流体力学家 Kajiura1964 年写的一篇文章加以发挥的。阿拉斯加与夏威夷相距几千公里，是什么样的幕后黑手，能把阿拉斯加的灾害抓起来加害于夏威夷欢乐的度假人群？是海水，海水中的特长波浪海底地震激发的地震海啸（ tsunami ）！大家还记得 2004 年的圣诞前夜发生的印度洋大海啸吧！几十万人顷刻之间被巨浪吞啮了生命，高楼大厦在海啸中摧枯拉朽地倒塌！其中，有一位传奇式的九岁的英国小姑娘特里莎，不知各位是否有印象？当她在出事的海域随父母游泳时，发现海水突然变浑浊，而且在不该退潮时突然大幅度后撤，她机灵地告诉父母：地震海啸要来了，跟我的老师讲过的情形一模一样！她父母相信她的话，还告诉周围人群，赶紧逃命！从而挽救了一批人的生命，小姑娘特里莎因此上了《泰晤士报》头条。这一切是怎么回事？地震海啸为何有这种怪异的脾气？要阐释这一现象的理论工具很简单，只要用到最简单的水波动力学原理，甚至于不必借助于非线性的复杂表述。先做极其粗略的假设：水的波动是不可压缩的、无粘性、无旋的流动，在线性理论框架下，用到的数学工具特别简单：人们熟悉的积分变换。只要知道地震扰动的形式，问题的解析解可以很快求出来，只不过深层次的分析还要借助于更高级的数学工具渐近分析，这里难以细表，在我校乐乎论坛卢东强研究员的博客里有详细的渐近分析资料。大家知道，无风不起浪，在平静似镜的水面上，突然涌起波浪，无非来自四种因素：水面有强风掠过，水面受到强烈冲击（如舰船驶过、扔下炸弹等），水面突然拱起或下沉，水底突发强烈扰动（如海底地震、海底火山爆发等）。看起来似乎复杂，但若用上述数学描述，这四种因素如同一门四兄弟，可以一视同仁地进行处理。也就是说，地震海啸导致的灾难跟海面上扔下一枚原子弹一样，可以类似地进行数学分析。采用科学方法论，我们可以把其它因素搁置起来，仅仅考虑地震海啸一种因素，经过严密的数学分析后发现： 1）只有一定型式的海底地震才会引发地震海啸；对称型的地震扰动不会引起海啸，而非对称型的扰动则容易导致海啸； 2）地震海啸是一种极长的波，衰减得极慢，所以，在阿拉斯加沿海海底地震产生的海啸，可以传播到夏威夷海滩； 3）地震海啸的先导波的形式很怪，在一定的条件下，它可以用一种特别的特殊函数艾里函数（的导数）来描述，它是一个准周期函数，周期很长，波幅衰减得很慢，最要命的是：一开始是一个巨大的塌陷，就是小姑娘特里莎看到的意外退潮，这实际上给游泳者一个迷人的陷阱，促使他们盲目游向海洋深处；接着，索命鬼来了，后面的浪头一个高过一个，没有多久，就可增加到十米、几十米，这时再想逃命，就为时已晚了！所以，有一点流体力学知识，有时会给你一个护身符，特里莎的老师的话很有科学依据，所以她能在地震海啸到来之时挽救一批人的性命。我想，如果真正听懂我的水波动力学课的年青人也在那个现场，他们也能够成为救人明星。写于 2010 年 8 月 23 日; 个人分类: 科海随笔|8641 次阅读|7 个评论

更多...

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 长波

相关帖子

相关日志

关闭安全验证