奇怪的死水现象背后：是什么使船神秘地减速甚至停止？

时间：2021-10-18 17:52:04 来源：

是什么使轮船在行驶过程中神秘地减速甚至停止，即使其引擎正常工作又如何呢？这是在1893年首次观察到的，并在1904年通过实验进行了描述，但并未理解“死水”的所有秘密。来自CNRS和普瓦捷大学的跨学科团队首次解释了这种现象：被死水困住的船只的速度变化是由于波浪的作用，就像起伏的传送带一样，船只在其上来回运动。这项工作最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

1893年，挪威探险家弗里特约夫·南森（Fridtjof Nansen）在西伯利亚北部旅行时遇到了一个奇怪的现象：他的船因神秘力量减速，几乎无法操纵，更不用说恢复正常速度了。1904年，瑞典物理学家兼海洋学家Vagn Walfrid Ekman在实验室中证明，形成北冰洋这一区域上部的咸水层和淡水层之间的界面下，在水面下形成的波与船舶相互作用，产生阻力。

这种现象称为死水，出现在所有密度（由于盐度或温度不同）混合的海洋中。它表示科学家观察到的两种拖曳现象。首先，南森造浪阻力导致恒定的异常低速。第二个是埃克曼造浪阻力，其特征是被困船中的速度振荡。其原因尚不清楚。CNRS的Pprime研究所和数学和应用实验室（CNRS /普瓦捷大学）的物理学家，流体力学专家和数学家都试图解决这个谜。他们首先对不同的内部波进行了数学分类，并在亚像素尺度上对实验图像进行了分析。

这项工作表明，这些速度变化是由于产生特定的波浪而产生的，这些特定的波浪起着波浪状的传送带的作用，船舶在该传送带上来回运动。科学家们也调和了南森和埃克曼的观察。他们表明，埃克曼振荡状态只是暂时的：船舶最终逃逸并达到恒定的Nansen速度。

这项工作是一项重要项目的一部分[1]，该项目研究为何在Actium战役（公元前31年）期间，埃及艳后的大型船只在面对Octavian较弱的船只时迷失了方向。具有峡湾所有特征的Actium湾可能将埃及女王的船队困在死水中了吗？因此，现在我们有了另一种假设来解释这种巨大的失败，即远古时代的传说是，由于传说的缘故，remoras是指附着在其船体上的“ suckerfish”。

参考：“死水现象学的双重性质：《南森与埃克曼造波阻力》，作者：约翰·富德里诺（Johan Fourdrinoy），朱利安·丹布里（Julien Dambrine），马达莉娜·佩特库（Malalina Petcu），摩根·皮埃尔（Morgan Pierre）和杰曼·鲁塞（Germain Rousseaux），2020年7月8日，美国国家科学院院刊。DOI：
10.1073 / pnas.1922584117

笔记

[1]这项工作的经费来自跨学科的招标活动（2019年上半年的80号招标）（OFHYS项目）和CNRS的跨学科使命。

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