龍眼潮是怎樣形成的？探秘潮汐奇觀和游泳省力原理 【萌萌戰隊】

最近錢塘江大潮頻上熱搜 原因是出現了罕見的龍眼潮 只見潮頭出現整齊排列的捲浪 令人嘖嘖稱奇 那大潮中爲什麼會出現龍眼 其形成原理又對我們夏日裏游泳戲水 有哪些啓發呢 觀察錢塘江出口處的杭州灣 發現此地呈喇叭狀造型 且地形因南淤北蝕而南淺北深 造成潮汐波向着喇叭口涌入時 能量不斷聚集波高增大 同時進入海灣的潛水波 速度又和水深的平方根成正比 因此從東部而來的2-3米高的潮頭會先跑進來 過上幾分鐘南部的潮頭才姍姍來遲 與東部潮頭疊加形成大浪 接着東部潮頭撞到了海岸 又被反射回來形成回頭潮 於是三股潮頭相撞激起巨浪 而龍眼潮就是前進和回頭的波浪疊加導致的 觀察這兩股向不同方向運動的潮水 都是由一系列平行的波浪組成 在交匯穿插過程中因波浪疊加 而出現了相消和相長干涉 那麼觀察浪頭疊加增高的位置 發現在疊加前 波浪表層附近的水中質點在做畫圓運動 當波浪靠近時 質點會迎浪上行畫出半圓 當波浪離開時 質點又會跟隨並下沉畫出剩下的半圓 可見波峯的水其實具有同向速度 因此兩股方向不同的波浪 其波峯處的水瞬時方向也不同 導致疊加後波峯內的水運動速度是二者之合 當速度較大時 這些水就向合速度方向拋出 形成沿波浪線排列的捲浪 這一原理讓我忽然想到 雖然本人已是著名的蝶蛙泳健將 但能否利用波浪疊加幫我進一步減阻提速呢 一般來說游泳者遇到的阻力 主要來自頭波和尾波 其中紅色代表波峯藍色代表波谷 而推起頭尾這兩股波浪所需要克服的 興波阻力約佔總阻力的50-60% 因此游泳運動員起步扎入水下 就是爲了避免頂起波浪以減小興波阻力 雖然他扎的越深阻力就越小 但無奈還是要露頭換氣 因此要在游泳比賽中儘可能減小興波阻力 還需要藉助對手來破風 其原理是領先的人所推動的頭波和尾波 是和他同速前進的行波 那麼作爲後面的追趕者 就可估算前人尾波的波峯波谷位置 然後游到尾波的振幅和寬度恰好合適處 就默默保持距離 使自己頂起的行波恰好被 領先者的尾波峯谷抵消而減弱 如此一來追趕者的興波阻力可減小3-5% 過上一會兒追趕者會突然發力 游到領先者的貼身側後方 由於領先者的頭波更強 在相消干涉位置 追趕者的頭波會被進一步削弱 這樣興波阻力可減小5-8% 從而實現以逸待勞 等衝刺時追趕者再一鼓作氣拉開距離 不給對手坐轎子的機會從而贏得比賽 但話說回來領先者也不是什麼善茬 他一旦發現追趕者企圖貼身坐轎子 就需要通過加速或減速 來讓出半個波長的距離 以便讓旁邊的追趕者像遭遇龍眼潮一樣 頂起相長干涉的頭波而增大興波阻力 因此游泳比賽雖然看起來是各遊各的 但選手們需要爲佔位和破位而激烈爭奪 同時合理利用波浪不僅能夠減阻 還能獲得推力 由於靠近表面的水是迎着波峯上行 因此浪頭前側的上行水流 就會對此處的平板物體產生衝擊 如果平板適當前傾 則水流的衝擊壓力不僅能將其托起 向前的分力還會推動平板和波浪同速前進 使衝浪板在波浪滑梯上無限下滑 當然這需要找到尺寸足夠大的波浪 比如這個人遇到了大號海浪 他立即鑽進波浪並伸展手臂使身體前傾 這樣向波峯運動的強勁水流 就能託舉他前進並完成橫滾動作