在地球上分布著為數(shù)眾多的河流,盡管這些河流有大有小,長短不一,但它們都有一個共同的特點——從整體上來講,它們都是彎曲的,這不免會令人困惑,為什么河流總是彎彎曲曲的,它們就不能是直的嗎? 要回答這個問題,我們有必要先來了解一個有點反直覺的現(xiàn)象。想象一個場景,你有一個裝著茶水的杯子,現(xiàn)在你攪動杯子里的茶水,讓其旋轉(zhuǎn)起來,在此之后,你停止攪動茶水的動作,那么請問,當(dāng)茶水停止旋轉(zhuǎn)之后,茶葉會停止在杯底的邊緣區(qū)域,還是中心區(qū)域呢? 按照我們的直覺來講,由于茶葉會受到向外的“離心力”,這會促使它們向杯底的邊緣移動,因此這個問題的答案應(yīng)該是杯底的邊緣區(qū)域,然而實際情況卻并非如此,假如你真的做了這個實驗,你就會發(fā)現(xiàn),當(dāng)茶水停止旋轉(zhuǎn)之后,茶葉總是會趨向于停止在杯底的中心區(qū)域。 實際上,這也被稱為“茶葉悖論”,不過在過去的日子里,科學(xué)家已經(jīng)揭示了其中的原理。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)茶水旋轉(zhuǎn)時,由于杯底和茶水之間存在摩擦力,因此底部的水流速度就會比上層的水流更慢,在這種情況下,當(dāng)水流在上層被“離心力”推著向杯壁運動時,它們會在重力作用下沿著杯壁向下流動,到達(dá)底部后,由于那里的“離心力”較弱,因此水流又會轉(zhuǎn)向中心區(qū)域,然后向上流動,從而形成一種“橫向環(huán)流”。 這種“橫向環(huán)流”會驅(qū)使杯底邊緣的茶葉向中心區(qū)域移動,由于茶葉的自身重量讓它們很難上升茶水上層,因此在茶水停止旋轉(zhuǎn)之后,它們就總是會趨向于停止在杯底的中心區(qū)域。 實際上,這種“橫向環(huán)流”正是河流彎曲的主要原因。大自然中的河流,總是會傾向于直線流動,但由于諸如地形起伏、地轉(zhuǎn)偏向力、地層的裂隙節(jié)理斷層、河岸生物活動等等外在因素的存在,即使是一條河流原本是直的,它的流動路徑也會免不了會因為受到擾動而具備了偏轉(zhuǎn)的趨勢。 我們知道,“離心力”其實是一種虛擬力,它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn),因此這樣的情況一旦發(fā)生,就會造成河流的一側(cè)產(chǎn)生“離心力”,根據(jù)前面我們所講的“茶葉悖論”所蘊含的原理,在這種情況下,“橫向環(huán)流”就會產(chǎn)生,如此一來,河流中的水就會形成一種連續(xù)的螺旋運動,它們既在其橫截面上循環(huán),又在前進(jìn)方向上流動,為方便描述,我們可以將其稱為“螺旋流”。 在“螺旋流”的作用下,河道的一側(cè)會被不斷剝蝕,逐漸形成“凹岸”,而剝蝕下來的沙石則會在河道的另一側(cè)堆積,逐漸形成“凸岸”,隨著時間的推移,“凹岸”越來越“凹”,“凸岸”越來越“凸”,于是河流也就變得彎曲起來。 需要知道的是,一個彎曲的河道往往會引發(fā)另一段彎曲河道的形成,這是因為當(dāng)水流經(jīng)過彎曲河道之后,會因為慣性而沖向河岸的另一側(cè),而在河岸的另一側(cè)的阻擋之下,它們又會具備偏轉(zhuǎn)的趨勢,這就可能會導(dǎo)致上述的過程再發(fā)生一次,進(jìn)而形成一個新的彎曲河道。 也正是因為上述原因,我們看到的河流才總是彎彎曲曲的,而不是直的??吹竭@里,你可能要問了,如果真是這樣的話,那一個彎曲的河道,就應(yīng)該會隨著時間的流逝變得越來越彎曲,那當(dāng)其彎曲到極致的時候,又會發(fā)生什么呢? 事實上,當(dāng)河流的彎曲達(dá)到一定程度的時間,就可能發(fā)生河流“截彎取直”的情況,在這種情況下,河流會選擇取直部位徑直流去,而原本彎曲的舊河道就會被“廢棄”,在此之后,“廢棄”的舊河道就會形成湖泊,由于這種湖泊的形狀與牛軛相似,因此它們也被稱為“牛軛湖”。 |
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