困扰达芬奇的奇怪水现象究竟是什么？

当我们打开水龙头观察水槽底部时，就会发现水流在抵达水槽底部后，会快速扩散。这些在水槽底部移动的水，围绕水柱形成一层很薄的水膜。过段时间后，水膜扩散的速度逐渐变慢，这时水膜边缘的厚度增加，于是就形成了一圈“水墙”。这个现象使达芬奇疑惑很久，并把它写进笔记，还将其称之为环形水跃现象。这个现象是怎么形成的？背后有哪些科学原理？我们今天就从科学角度来解释这个现象。

水跃是流体力学的一个现象，也称为水力跃迁。这个现象在生活中十分常见，但它却违背了从亚里士多德到牛顿，一代又一代物理学家和哲学家的认知。所以也难怪500年前牛顿会对此疑惑。就连今天的我们，也只能说在解释问题上取得了一定进展。

在研究这一现象的过程中，很多科学家都积极发表自己的看法，因此一直没有形成较为统一的答案。在1914年，一位物理学家创造性将粘度、动能、势能等诸多因素考虑进这一现象中，并对这一现象进行了理论解释。后来科学家们在研究这个现象时才考虑更多因素，解释也更加全面。

目前学者普遍接受的解释为：当高速的水流进入低速度的水流中时，水就会在表面处跳跃起来，这就是所谓的“水跃现象”。此时高速度水流的部分动能会被转化为势能，因此造成水面升高的现象。而另外一部分动能，则会被转变为热能，并散开在湍流里。周围的水面也会形成驻波。

现在科学家们还普遍认为，巨浪也是水跃现象的一种表现形式。当江河中产生水跃现象时，明显的表现就是水流中会产生或高或低的浪，水流会被这种浪潮分为两个区域，位于高处的区域水流将会更湍急，水流速度大于重力波传播速度；而在比较平静的区域中，重力波传播速度比水流速度大，因此更容易把水流抬到高处。我们可以把巨浪看成，是在水流中发生的处于移动状态的水跃。而自然界中也存在静态的水跃，瀑布落下、大坝泄洪等。

研究这一现象对于我们的生产生活有极大帮助，尽管厨房水池中的水跃现象不会对我们产生影响，但前面提到的深水中的水跃却不容忽视，深水中水跃现象很容易导致巨浪、湍流、旋涡，这些都会威胁到人类的生命和财产安全。而假如我们通过研究水跃，得知如何控制边界，这些自然现象就不会对我们产生困扰了。而且理解这一现象还能够极大地减少工业用水，可以把新的理论应用到日常工作中。

目前水跃现象已经被运用在水利工程建设中，我们都知道，水流在速度增加的同时，也会产生腐蚀问题。面对大坝泄洪时的超大水流，设计师们都会在下方修建消能池，使湍急的水流形成水跃。以此使水流减缓流速，把势能以热量的形式消耗，最大限度减少侵蚀。

科学就在我们身边，有趣的现象背后通常隐藏着深奥的科学道理。了解这些道理，将会让我们的生活更加便捷。

声明：部分图文来源于网络，版权归原作者所有，侵权请联系删除：wzwt58@qq.com。本站发布此信息目的在于传播更多信息，与本网站立场无关，不保证该信息（包括但不限于文字、数据及图表）准确性、真实性、完整性等。本文地址：https://www.quqiwen.com/kxts/25418.html