海浪破碎的声音由内部气泡的分布决定

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海浪拍打海岸的声音往往具有镇静效果。但海浪噪音的来源绝非平静。当海浪破碎时,会在表层水中形成浓密的微小气泡群。研究人员今天在《自然》杂志上报告说,正是这些气泡的大小分布决定了海浪听起来像什么。由于气泡的比例也会影响气候影响过程,例如海洋和空气之间的气体交换,因此这些发现可能有助于科学家们构建更好的气候模型。

海浪中气泡形成后几十到几百秒内的命运已经被很好地理解了。但加利福尼亚州斯克里普斯海洋研究所的 Grant D. Deane 和 M. Dale Stokes 想知道海浪破碎后立即发生了什么。科学家们使用专门设计的 BubbleCam 记录实验室水箱中的波浪和它们在开阔海洋中的对应物在破碎时的情景(见图像),他们数了气泡的数量并根据大小对其进行了分类。他们确定小气泡(直径小于一毫米)的分布与大气泡(直径大于一毫米)的分布不同。由于这两类气泡的行为方式不同,科学家们认为它们是由不同的过程产生的。当海浪自身卷曲(形成冲浪者喜欢的管状浪)时,会形成大气泡。相比之下,较小的气泡则来自波浪尖端与浪面碰撞时产生的飞溅。“从表面上看,破碎的波浪似乎非常复杂,”Deane 说。“但其背后有一个非常吸引人且简单的过程在驱动着这一切。”

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