徐海 楚婉苓 楊敏 公明

河水真的能逆流嗎？

河水中的渦流

錢塘江大潮

地球大氣環(huán)流示意圖，赤道兩側的東北信風和東南信風驅動赤道南北兩側的海水由東向西流動

通常情況下，河水的流動是從地勢高處流到地勢低處，這主要是由于地球引力作用導致。但在一些特殊情況下，由于河道上下游的水位差變化就會引起河水逆流。

導致河水逆流，主要有以下幾個原因：

河水前方遇到障礙，向前流動被攔阻后就會往后逆流。這種情況在河道彎曲、水流湍急的地方最常見，也就是回水形成回流漩渦;

河水流動前方有沖擊力更大的逆向水流出現，迫使河水倒流。這種情況在河水進入湖泊或大海時，如果碰到大風或漲潮，就會出現。最著名的就是錢塘潮了，亞馬孫河流域也有類似錢塘潮這樣的倒灌現象。

另外還有一種情況，就是地震導致的河水逆流。

南水北調工程東線局部

2016年11月22日，日本福島發(fā)生7.4級強震，福島、千葉縣等太平洋沿岸地區(qū)出現海嘯警報的同時，當地有不少網友拍到受地震影響的“河水逆流”異象，發(fā)布圖像的網友驚呼：“第一次看到這種現象，我認為很危險，當時非常害怕。”為什么地震會導致“河水逆流”的異象呢？

重力與物體質量有關

連通器中液體密度相同時液面高度相等

地震后海洋會出現海嘯，海嘯的方向若是向陸地而來，那么強大的海嘯洋流會從河流的入?？诘构?，逆河流而上。而當時，日本福島附近海嘯造成數米高海浪，洋流從河口逆流而上，倒灌入河，于是就出現了海水逆流而上的異象。

其實河水逆流不僅是一種自然現象，還可以通過科學的方法形成逆流并造福于人類。中國著名的南水北調工程就是通過人工河水逆流來完成這一壯舉的！

知識鏈接

赤道周圍的“任性”水流

說了許多河水逆流的知識，其實在海洋中也有一股“任性”的水流——赤道逆流。由于赤道為低氣壓區(qū)，因此由赤道兩側吹向赤道的東北信風和東南信風，驅動赤道南北兩側的海水由東向西流動。北面的被稱為北赤道暖流，南面的則被稱為南赤道暖流。當赤道暖流到達大洋西岸時，受陸地阻擋，其中一小股回頭向東流動而形成赤道逆流。

南、北赤道海流間的逆向海流，自西向東流動，以補充大洋東部因赤道海流帶走的海水。赤道逆流位于北緯3°～10°之間，其流速為40～60厘米/秒，最大為150厘米/秒，冬季流速較小。由于終年經受強烈的增熱和淡化過程，故赤道逆流的表層水具有高溫低鹽的特性。

南水北調如何“逆轉”河流？

南水北調工程能奇跡般地完成逆流的壯舉，讓世界都感到無比震驚。相信有很多小伙伴都非常疑惑，這么偉大的工程到底依靠的是什么技術呢？

南水北調工程主要分為東中西三線，它主要是將長江流域的水資源抽調到干旱地區(qū)，通過這種方式可以促進雙方的發(fā)展，對周圍的資源環(huán)境也起到很大的幫助，人們的生活也因此有了很大的改善。

這項工程的東線因為地理位置的原因，終點與起點的高度落差非常大，所以，人們就利用了京杭運河等多條河道，一級一級地抽取河水，再用湖泊蓄水來進行調控。南水北調工程建造了世界上最大的泵站區(qū)，其中共有52座水泵站。水泵站的體積非常大，直徑可以達到5米左右，主要利用葉旋在轉動時所產生的升力來抽取河水，抽取量一個小時就能夠達到1萬立方米左右，這樣的工程可以保證調水時的穩(wěn)固性。此外，由于不同區(qū)域水的流動和水量大小有很大的差距，因此需要使用加壓泵來進行控制和調節(jié)。

在北京就有8臺長達6米的水泵工作，可以說，中國采取的世界最大的水泵技術是南水北調工程完成“逆流”壯舉的一大功臣！

了不起的重力：河水滔滔為誰流？

河水的流動實際上與重力作用息息相關。何為重力？重力是物體由于地球的吸引而受到的力。重力的施力物體是地心，而方向總是豎直向下。物體受到的重力的大小跟物體的質量成正比。

重力的計算公式是：G=mg，g為比例系數，它的大小約為9.8牛頓/千克。此外，重力也會隨著緯度大小改變而改變。

重力對我們地球上的萬事萬物皆有影響，不光是流水，甚至地球的形狀也與重力有關。

在慣性系（在慣性系中，不受外力時，一切物體總保持與參考系的勻速直線運動狀態(tài)或相對靜止狀態(tài)）下觀察，由于地球一刻不停地自轉，地球表面的物體都具有向心加速度。赤道上物體的向心加速度最大，兩極上物體的向心加速度最小。

為解釋地球呈橢球形的原因，我們分別選擇物體在不同緯度上的位置為非慣性系（非慣性系中，描述物體的運動規(guī)律雖仍可使用牛頓運動定律，但作用在物體上的力，除了外力還要附加牽連慣性力與科氏慣性力）。同一個物體在位于赤道上時，它的向心加速度最大，所以所受的慣性力最大，由于慣性力方向與萬有引力相反，因此所受萬有引力最小。這樣一來，萬有引力與慣性力的合力，相對于其他緯度就最小，也就是重力最小。

相對其他緯度，萬有引力在兩極上最大，而向心加速度最小，慣性力也最小，所以重力最大。這樣同一物體從赤道移到極地時，所受到的重力也會逐漸變大，同時物體的比重（又叫相對密度）也逐漸變大。海水是地球表面的主要組成部分，赤道附近的海水比重最小。我們在初中物理課上會學到連通器原理，連通器中比重小的一側液面比另一側高，因此赤道附近的海面會突出一些。這就使得地球在以這種形式分布的重力作用下，變成赤道距地心遠，兩極距地心近的橢球形狀。

凝固蔚藍色的大海

想必在認真地學習思索之后，你不僅明白了逆流的成因，也對河水逆流、海水逆流有了一定的了解。不過，接下來我們要表演的魔法可不像海水逆流那么簡單！我們接下來要表演的，是凝固蔚藍色海水！

戴好防護眼鏡和手套，用5克硫酸銅和80毫升清水配置出蔚藍澄清的“海洋溶液”，不知這湛藍的溶液是否讓你想起了大海的廣闊無垠呢？接著我們用5克氫氧化鈉和80毫升清水配置好無色透明的氫氧化鈉溶液。請想一想，當這兩種澄清透明的溶液混合在一起時，“大?！睍l(fā)生什么變化呢？有趣的一幕發(fā)生了，“海水”居然“凝固”成了海藍色的絮狀物，這是怎么一回事呢？

原來，硫酸銅溶液會與氫氧化鈉溶液發(fā)生復分解反應，生成硫酸鈉與氫氧化銅沉淀。所以，我們看到的絮狀物就是藍色的氫氧化銅了！

這個化學反應的方程式為：2NaOH + CuSO₄=Cu（OH）₂↓ +Na₂SO₄

（責任編輯 / 陳瑩? 美術編輯 /周游）