从海面之下，看到海浪的“肋骨”

海浪的 " 肋骨涡旋 "

撰文 | 乔安娜 · 汤普森（Joanna Thompson）

翻译 | 曾欣欣

想象一下完美的海浪：它们像一堵 " 水墙 " 奔向海岸，一边翻滚一边旋转，直到海浪破碎。赶上这样的海浪是任何一位冲浪者的梦想，而浪花滚滚背后的物理原理就如这场冲浪一样令人大为惊叹。

当一股海浪螺旋上升或下沉时，旋转的水流会形成一个内部中空的涡旋。如果你能够从海面之下一窥海浪的模样，那么你可能会看到这个主涡旋周围有多个小涡旋——它们形似肋骨而被称作 " 肋骨涡旋 "（ribvortices）。直到最近，科学家才开始研究这些美丽且精巧的次级涡旋形成的原因和方式。

克里斯蒂娜 · 贝克（Christine Baker）是美国华盛顿大学的一位流体力学研究员。贝克认为：" 基本上是主涡旋发生了分离。"当海浪开始破碎，海浪前缘会卷入空气而形成微小气泡，进而导致主涡旋分离出几股小水流。这些小水流获得了动量，并通过旋转成为 " 肋骨涡旋 "。

华盛顿大学海洋学家吉姆 · 汤姆森（Jim Thomson）表示：" 我们经常拿花样滑冰运动员做类比。" 最初，一阵海浪的 " 肋骨涡旋 " 就是缓慢旋转的宽阔水流——就像张开双臂旋转的花滑选手一样。然后，随着波浪向前推进，这种涡旋的尺寸会变小，类似于花样滑冰运动员抱紧自己胳膊时的样子。汤姆森说：" 这样它们就可以转得越来越快。" 而随着这种微小涡旋回环并长大，如此快速的旋转会促使它们从主涡旋分离。

贝克采用计算与实验相结合的方法，研究了这些涡旋是如何把海岸上的垃圾与污染卷入海洋的。直到 10 年前，科学界才开始有更多的人关注这种形似肋骨的涡旋，部分原因在于 " 肋骨涡旋 " 难以拍摄。研究人员表示，这种短暂的涡旋需要高分辨率摄像机，以及精确的捕捉时机。而且，" 我们通常不会研究或留意到那些缺乏相关实验手段的事物。" 汤姆森说道。不过，现在的计算机终于有能力处理高度复杂的计算，从而模拟出这种涡旋的模型。