【大紀元2013年09月25日訊】（大紀元記者沙莉編譯報導）天文學家研究宇宙中神秘的黑洞，但就在地球上也有「黑洞」，你會相信嗎？瑞士蘇黎世聯邦理工學院和美國邁阿密大學的科學家進行的一項新的研究表明，從數學意義上說，大型海洋漩渦的行為很像黑洞。漩渦像黑洞一樣有自己的「連貫」界限。此外，像黑洞，它們吞下一切太靠近的東西，無物可逃。

北歐的冬季溫和，原因在於墨西哥灣流，這是塑造氣候的全球洋流的一部份。此外，我們的氣候也受到直徑超過150公里的巨大的海洋漩渦影響。根據研究報告南大洋這種漩渦中的數量有所增加，導致增加了向北方運輸的溫暖鹹水。科學家認為這種現象可以抵消融化的極地冰的負面影響。

然而，到目前為止，科學家們不能夠準確測量漩渦的這種效果，因為他們無法確定漩渦的邊界。在動盪的海洋中很難找到這樣的漩渦。漩渦內外的同時旋轉和整體漂移運動看上去很混亂。瑞士蘇黎世聯邦理工學院非線性動力學教授哈勒（George Haller）和邁阿密大學的海洋學研究教授貝隆維拉（Francisco Beron-Vera），現在找到了解決這個問題的方法。在流體力學雜誌上，他們提出了一種新的數學方法來識別具有明確邊界的輸送水的海水漩渦。兩人開發了一個模型來識別漩渦的邊界，使用與揭示黑洞光子球邊界相同的數學原理。經過三個月以上的衛星觀測後，他們利用該模型找到7個直徑200-300公里的「黑洞」漩渦。

無物可逃離漩渦

哈勒說，「黑洞周圍光子球區有將任何東西（除了光）吸入黑洞的屬性。同樣，我們發現漩渦邊界有將任何漂浮在海洋表面（水除外）吸入到其漩渦內的屬性。」

他說，漩渦可以持續一年或兩年，雖然大多數持續幾個月。

黑洞是太空中的天體，質量極大，它產生的引力場是如此之強，以致於任何物質和輻射都無法逃逸，就連傳播速度最快的光（電磁波）也逃逸不出來。

但是，當光線接近黑洞一定距離時，受引力作用如此強烈的彎曲，使得光子進入到一個球形軌道圍著黑洞旋轉。愛因斯坦的相對論稱其為光子球，光子球是個零厚度的封閉的光環組成的球狀邊界。

兩位科學家發現了海洋漩渦具有類似的封閉邊界。在這些邊界上，流體粒子運動沿封閉的軌道運動，類似光子球中光子的運動，既不落入黑洞內，也不逃溢。沒甚麼可以逃離海洋漩渦的封閉邊界，水也不可能。

正是這些邊界幫助從大量衛星數據中識別出海洋渦旋。哈勒說，雖然很奇怪，確實存在這樣連貫的「水球」 。

漩渦是水中運輸車

因為漩渦穩定抱在一起，可以充當運載工具，如浮游生物這樣的微有機體，或異物如塑料廢棄物或油，也為水提供了與周圍有所不同的溫度和鹽度。兩人在所謂的阿古拉斯（Agulhas）環已經驗證了這一點，阿古拉斯環經常出現在南大洋，在非洲南端向北輸送溫暖的鹹水。研究人員跟蹤7個黑洞型阿古拉斯環，它們攜帶的水幾乎一年之久不與周圍的水混合。

哈勒說，這種渦旋連貫性也表現在海洋以外的其他複雜流動中。在這個意義上說，許多颶風也可能類似黑洞。最壯觀的黑洞型漩渦例子是木星的大紅斑。哈勒說，「數學家早就試圖瞭解複雜流體中的相干漩渦。」

令人驚訝的是，第一個認識到海洋漩渦的這種黑洞特徵的居然是美國作家愛倫坡（Edgar Allan Poe）。在他的小說「墮入漩渦（A Descent into the Maelstrom）」中，他描述了一個堅固的泡沫帶圍繞海水旋轉。這激發了兩位科學家的靈感，用看起來複雜的數學公式，探究海洋裡的「光子球」邊界。他們的研究對海洋研究大問題有助益，如與氣候相關的問題、垃圾和油的擴散模式。

「完整捕捉連貫的海洋漩渦的影響對幾個全球氣候模擬中心是一個重要的推動力。」美國國家海洋和大氣管理局地球物理流體動力學實驗室的海洋學家羅伯特．哈貝格博士這樣評價說。

漩渦可以輸送熱量、鹹水和養分到遙遠的北方，它的大規模混合行為可緩和氣候變化的影響，幫助抵消海冰融化打亂全球大氣環流的含鹽量低冷水注入海洋的影響。識別漩渦也可能幫助科學家預測如漏油污染的水的運動 。

該研究結果發表在9月號流體力學雜誌（Journal of Fluid Mechanics）上。

（責任編輯：畢儒宗）