徐海 楚婉苓 杨敏 公明

河水真的能逆流吗？

河水中的涡流

钱塘江大潮

地球大气环流示意图，赤道两侧的东北信风和东南信风驱动赤道南北两侧的海水由东向西流动

通常情况下，河水的流动是从地势高处流到地势低处，这主要是由于地球引力作用导致。但在一些特殊情况下，由于河道上下游的水位差变化就会引起河水逆流。

导致河水逆流，主要有以下几个原因：

河水前方遇到障碍，向前流动被拦阻后就会往后逆流。这种情况在河道弯曲、水流湍急的地方最常见，也就是回水形成回流漩涡;

河水流动前方有冲击力更大的逆向水流出现，迫使河水倒流。这种情况在河水进入湖泊或大海时，如果碰到大风或涨潮，就会出现。最著名的就是钱塘潮了，亚马孙河流域也有类似钱塘潮这样的倒灌现象。

另外还有一种情况，就是地震导致的河水逆流。

南水北调工程东线局部

2016年11月22日，日本福岛发生7.4级强震，福岛、千叶县等太平洋沿岸地区出现海啸警报的同时，当地有不少网友拍到受地震影响的“河水逆流”异象，发布图像的网友惊呼：“第一次看到这种现象，我认为很危险，当时非常害怕。”为什么地震会导致“河水逆流”的异象呢？

重力与物体质量有关

连通器中液体密度相同时液面高度相等

地震后海洋会出现海啸，海啸的方向若是向陆地而来，那么强大的海啸洋流会从河流的入海口倒灌，逆河流而上。而当时，日本福岛附近海啸造成数米高海浪，洋流从河口逆流而上，倒灌入河，于是就出现了海水逆流而上的异象。

其实河水逆流不仅是一种自然现象，还可以通过科学的方法形成逆流并造福于人类。中国著名的南水北调工程就是通过人工河水逆流来完成这一壮举的！

知识链接

赤道周围的“任性”水流

说了许多河水逆流的知识，其实在海洋中也有一股“任性”的水流——赤道逆流。由于赤道为低气压区，因此由赤道两侧吹向赤道的东北信风和东南信风，驱动赤道南北两侧的海水由东向西流动。北面的被称为北赤道暖流，南面的则被称为南赤道暖流。当赤道暖流到达大洋西岸时，受陆地阻挡，其中一小股回头向东流动而形成赤道逆流。

南、北赤道海流间的逆向海流，自西向东流动，以补充大洋东部因赤道海流带走的海水。赤道逆流位于北纬3°～10°之间，其流速为40～60厘米/秒，最大为150厘米/秒，冬季流速较小。由于终年经受强烈的增热和淡化过程，故赤道逆流的表层水具有高温低盐的特性。

南水北调如何“逆轉”河流？

南水北调工程能奇迹般地完成逆流的壮举，让世界都感到无比震惊。相信有很多小伙伴都非常疑惑，这么伟大的工程到底依靠的是什么技术呢？

南水北调工程主要分为东中西三线，它主要是将长江流域的水资源抽调到干旱地区，通过这种方式可以促进双方的发展，对周围的资源环境也起到很大的帮助，人们的生活也因此有了很大的改善。

这项工程的东线因为地理位置的原因，终点与起点的高度落差非常大，所以，人们就利用了京杭运河等多条河道，一级一级地抽取河水，再用湖泊蓄水来进行调控。南水北调工程建造了世界上最大的泵站区，其中共有52座水泵站。水泵站的体积非常大，直径可以达到5米左右，主要利用叶旋在转动时所产生的升力来抽取河水，抽取量一个小时就能够达到1万立方米左右，这样的工程可以保证调水时的稳固性。此外，由于不同区域水的流动和水量大小有很大的差距，因此需要使用加压泵来进行控制和调节。

在北京就有8台长达6米的水泵工作，可以说，中国采取的世界最大的水泵技术是南水北调工程完成“逆流”壮举的一大功臣！

了不起的重力：河水滔滔为谁流？

河水的流动实际上与重力作用息息相关。何为重力？重力是物体由于地球的吸引而受到的力。重力的施力物体是地心，而方向总是竖直向下。物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比。

重力的计算公式是：G=mg，g为比例系数，它的大小约为9.8牛顿/千克。此外，重力也会随着纬度大小改变而改变。

重力对我们地球上的万事万物皆有影响，不光是流水，甚至地球的形状也与重力有关。

在惯性系（在惯性系中，不受外力时，一切物体总保持与参考系的匀速直线运动状态或相对静止状态）下观察，由于地球一刻不停地自转，地球表面的物体都具有向心加速度。赤道上物体的向心加速度最大，两极上物体的向心加速度最小。

为解释地球呈椭球形的原因，我们分别选择物体在不同纬度上的位置为非惯性系（非惯性系中，描述物体的运动规律虽仍可使用牛顿运动定律，但作用在物体上的力，除了外力还要附加牵连惯性力与科氏惯性力）。同一个物体在位于赤道上时，它的向心加速度最大，所以所受的惯性力最大，由于惯性力方向与万有引力相反，因此所受万有引力最小。这样一来，万有引力与惯性力的合力，相对于其他纬度就最小，也就是重力最小。

相对其他纬度，万有引力在两极上最大，而向心加速度最小，惯性力也最小，所以重力最大。这样同一物体从赤道移到极地时，所受到的重力也会逐渐变大，同时物体的比重（又叫相对密度）也逐渐变大。海水是地球表面的主要组成部分，赤道附近的海水比重最小。我们在初中物理课上会学到连通器原理，连通器中比重小的一侧液面比另一侧高，因此赤道附近的海面会突出一些。这就使得地球在以这种形式分布的重力作用下，变成赤道距地心远，两极距地心近的椭球形状。

凝固蔚蓝色的大海

想必在认真地学习思索之后，你不仅明白了逆流的成因，也对河水逆流、海水逆流有了一定的了解。不过，接下来我们要表演的魔法可不像海水逆流那么简单！我们接下来要表演的，是凝固蔚蓝色海水！

戴好防护眼镜和手套，用5克硫酸铜和80毫升清水配置出蔚蓝澄清的“海洋溶液”，不知这湛蓝的溶液是否让你想起了大海的广阔无垠呢？接着我们用5克氢氧化钠和80毫升清水配置好无色透明的氢氧化钠溶液。请想一想，当这两种澄清透明的溶液混合在一起时，“大海”会发生什么变化呢？有趣的一幕發生了，“海水”居然“凝固”成了海蓝色的絮状物，这是怎么一回事呢？

原来，硫酸铜溶液会与氢氧化钠溶液发生复分解反应，生成硫酸钠与氢氧化铜沉淀。所以，我们看到的絮状物就是蓝色的氢氧化铜了！

这个化学反应的方程式为：2NaOH + CuSO₄=Cu（OH）₂↓ +Na₂SO₄

（责任编辑 / 陈莹  美术编辑 /周游）