• 2018.05.31
    星期四

天地之間:水過鴨背 留尾巴

[2018.05.31] 發表
(圖a)鴨子在水面留下的尾流(韓啟光攝於芬蘭)
(圖b)
(韓啟光攝於奧地利)

【明報專訊】鴨子游啊游,游在水面上的鴨子,會留下長長的波紋(圖a),原來這些波紋很特別,英國科學家、開爾文男爵威廉?湯姆森(1824-1907)觀察游泳中的鴨子時,發現牠們留下的波紋形狀遵從特定的物理規律,更將該規律命名為「開爾文尾流」。

這是怎樣的規律呢?

根據牛頓第三定律,有作用力便會有反作用力,當鴨子利用足蹼撥動水前進時,水同時會對足蹼作出反作用力,因此會在水面造成一系列不同頻率的波動,就像石頭拋進水堬ㄔ耵犖宋洶@樣。不同頻率的波動在水中以不同的速度傳播,這種現象稱為頻散。

鴨子尾流幾多度?

因為頻散,鴨子前進時所引起的不同波動群組(像不同大小的漣漪)會以不同的速度移動。如(圖b),鴨子在不同時間(如A和B點)會產生不同的波動(藍圈)。那些大小不一的波動會互相干擾,最終會以一個群體速度前進,因而引起波紋(圖中紅黑實線中間)。當鴨子前進時,會不斷產生波紋,經過科學家計算,那些波紋最大的角度約為19.5°!亦即是說,鴨子游水時,會留下19.5°的尾流呢!

不變的19.5°

只要有足夠水深,鴨子的波紋「尾巴」無論去到哪堙A都是不變的19.5°!可以留意一下,不論是渡海小輪或鴨子,世界不同地方的水面上遺下的尾[均受同樣的角度限制呢!如上圖在奧地利的鴨子和在芬蘭的鴨子,同樣留下約19.5°的尾流呢!

資料來源:香港天文台

圖:天文台、韓啟光

■今期《常識天下》是本學年最後一期,希望各位同學善用及享受暑假。9月再見!

[常識天下 第122期]

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