海水和大气相互作用形成海冰,其形成大致经历5个阶段。一是海面气温下降,表面海水温度降至冰点以下时,海水里又有利于形成冰的雪粒等凝结核,海水表面层就开始结成纵横交错的冰针或小冰片。二是海面温度继续降低,大量的冰针或冰片聚集起来,形成覆盖海面的薄冰,薄冰破裂成一个个大小相当均匀的圆盘状冰饼。三是海面温度进一步下降,圆盘状冰饼互相冻接起来,形成有一定厚度的、面积相当大的冰盖层。四是海面温度再下降,冰层膨胀龟裂,大片冰层就形成破碎的冰块。五是海水的运动,促使冰块叠加,各个冰块之间又冻接起来,形成面积更广阔的大冰原。冰原再互相撞碰,重叠,就形成山峦般起伏不平的大冰群。这时,冰厚可达15~20米。
在极地附近,冰川的一部分滑行至海洋中,断裂成一个个巨大的冰山。冰山形状奇特,千姿百态,有的宛如平台,有的陡峻尖削,有的波浪般起伏……冰山大小不一,小的面积不足1平方千米,大的面积却有几百甚至5000平方千米,海冰高出海面100多米,犹如海岛一般,但露出水面的通常只是冰山高度的1/5或1/4。在北极海域,曾有一座台状冰山,长55千米,宽30千米,露出水面的部分高达30米。在南极海域,曾有过一座巨大的冰山,长350千米,一定40千米。南极海域的冰山约有22万座,约为北极冰山数的4倍。冰山寿命很长,一般是4~11年,有些长达13年之久。在移居海洋的数年中,冰山漂移流浪,远离它的故乡。格陵兰岛附近的冰山,经加拿大东部海域向南移动。可越过北纬48度。南极冰山向北移动,可到达大西洋南纬35度、印度洋南纬45度、太平洋南纬50度。冰山漂移到温暖的水域,水线腰部日益细瘦,及至有一天支撑不住上截而翻倒下来。翻倒激起的巨浪会给过往附近海域的舰船造成巨大的威胁。
海水的破坏力是非常巨大的。首先是冰的膨胀力。淡水随温度降低而密度增大,4℃以下,随着温度下降,水的体积却要加大,这就是水的反常膨胀。小瓶中的水结冰,往往把小瓶胀裂就是这个缘故。海水也有这个反常特性,只是海水呈现最大密度的温度不是4℃,而是随海水盐度的高低而变化,一般要在零下2℃以下。以这个温度为分界,气温再下降就会引起海冰的体积膨胀。此外,海冰膨胀还有一个因素,那就是海冰中的“盐泡”。在海冰形成过程中,海水中的盐大都析出来,进入未结冰的海水中,但也有少部分盐被冰包围起来,形成一个个“盐泡”。随着气温的降低,海冰中大量的“盐泡”也冻结成冰,致使冰的体积更加胀大。冰的膨胀力十分惊人,能把船体挤压得变形,使船舱破裂进水,甚至破坏港口、码头和海中的军事设施。
其次是海冰在风和海流作用下产生的推力。这是海冰破坏力的主要形式。有些海中建筑物在冻冰时倒于海中,就是海冰的巨大推力造成的。
还有就是移动的冰撞击物体时产生的冲击力。冰的质量越大,漂移的速度越快,撞击物体时产生的冲击力也越大。例如,一个厚30厘米、面积为1000平方米的冰块,若漂移速度为0.5米/秒,则撞击物体时可产生100吨的冲击力。当行驶的舰船和漂移的冰块或冰山相撞时,两者共同的撞击力就会更大,造成更严重的损失。
现代的舰船一般都装有导航和水下探测设备。但这也不能绝对保证其在冰块、冰山活动区航行的安全。
1912年4月10日,英国白星航运公司的海上“豪华宫殿”——大西洋邮轮“泰坦尼克”号,从英国南部城市南安普敦港起航,开始了横渡大西洋、直驶纽约的处女航。这是一艘排水量6.6万多吨的巨型轮船,船内设施在当时世界上是无与伦比的,英国人把它称为“永不沉没的海上皇后”,将它视为自己的骄傲。当然,第一批乘客也自感无上光荣。
4月14日午夜钟声响过不久,在纽芬兰岛东南380海里处,“泰坦尼克”号与漂浮的冰山相撞。这座冰山露出水面的部分约十七八米高,低于“泰坦尼克”号的甲板高度,但水面以下部分暗藏的冰山“底盘”却很大。坚硬的冰山,擦撞了船头水下右舷的底舱部分,虽然没有撞击破洞,但是使撞擦处的几块钢板中凹,板端铆钉崩脱而向外张开,形成了长达几百米的一道口子,占船全长的1/3,划穿了右舷前部的6个舱,前5舱都有水密舱,而第六舱偏偏没有水密舱,大量海水乘虚而入,汹涌地灌进舱内,灌满一舱又一舱。从深夜11点40分擦撞,到凌晨2点18分全船沉没,“泰坦尼克”号只在海面上支持了两个多小时。当时船上有2201人,只有711人生还。
“泰坦尼克”号撞到巨大冰山沉入大西洋底之后,其原因一直是个谜。1985年,美国深水研究专家罗伯特·巴拉尔特,在距纽芬兰东南方680千米的水下3795米处,发现了该船的残骸,他借助遥控水下摄影仪拍摄了数张照片。
1993年夏天,一个由英、美两国专家组成的探险小组对“泰坦尼克”号残骸进行了5次探测。他们采用深水机器人和小型载人潜艇,多次靠近该船残骸,打捞上许多钱币、器皿、怀表乃至船体碎块。1993年9月中旬,在纽约举行的一次美国船舶制造和机器制造专家研讨会上,有关专家学者提出了事故分析结果报告。他们的结论是:如果当时设计这艘最大、最豪华邮轮的人员在制造过程中不偷工减料的话,“泰坦尼克”号的沉没或许可以避免,即使出事也不至于造成如此惨重的伤亡。专家们在会上强调指出,英国贝尔法斯特市沃尔弗造船厂的设计人员,完全按照当时造船的技术标准来铆接船体,可是“泰坦尼克”号船壳却采用了质量较差的钢材,它在低温下容易发脆和开裂。优质钢材受到撞击时只是弯曲或变形,而“泰坦尼克”号的钢质船壳在大西洋冰海中撞上冰山时,竟像玻璃那样裂开。因此,美国造船工程师弗·卡尔茨盖在研讨会上的最新研究结果的总结中说,这场惨剧可以说是难以避免的。
时隔47年,1959年1月30日,丹麦“汉斯·贺托福特”号轮船,在格陵兰岛法韦尔角东面120海里处,再次上演了一出与冰山相撞的悲剧,造成90多人丧生。轮船在与冰山相撞不久即沉没。
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