——用中國智慧解讀大自然的奧秘
作者：張寶盈
（本書已由華齡出版社於2020年10月出版發行，書名《探索自然之謎全三冊》上冊《天地自然》）轉載請註明出處，謝謝
（接上篇）
3.海水的電磁特性
如上所述，海水中含有高濃度的鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、氯離子……這些離子都是帶電粒子，所以，海水實際上是由大量帶電粒子構成的一種特殊等離子體，並在海洋中生成大量的海洋電流。而海嘯所表現出來的運動形式，恰恰是等離子體所獨具的帶電粒子的集體相互作用。因為帶電粒子間的相互作用力是長程庫侖力，它們是遠程相互作用，而且一個帶電粒子可以同時與許多其他帶電粒子相互作用，一個帶電粒子的信息可以同時傳遞到許多其他帶電粒子上去。因而等離子體的第一個特徵就是集體相互作用，就是每一個帶電粒子能與許多周圍的帶電粒子發生集體庫侖作用。[10]海嘯波之所以能夠長驅萬里，直達一兩萬千米以外的大洋彼岸，並在那裡迸發出駭人聽聞的巨大威力，與海水的電磁特性是有密切聯繫的，或者說，海水帶電是導致海嘯的一個必要條件。如果海水不帶電，不存在海洋電流，就不會與長波電磁波發生共振（諧振），也就不會引發海嘯。
由此可以判斷，發生海嘯時，哪些海域海水中的等離子體濃度越高、電流越強，哪些海域的橫波共振效應就越強，釋放的能量越大，海嘯波也就會越高，破壞性越大。這也是由電場梯度力決定的。日本近海是常常發生地震的地方，那裡常常聚集着大量的等離子體，所以在一些大海嘯發生時，日本海岸常常是重災區，即使是發生在大洋彼岸也不能倖免。而中國沿海較少發生地震，說明那裡海底聚集的等離子體濃度較低，因此也較少受到海嘯的襲擊。如1960年的智利大地震所誘發的海嘯使日本海岸受到了重創，中國沿海則無恙。
充分地顯示出海嘯與海水中的帶電粒子存在直接聯繫的現象是海嘯中的海水發光現象。據觀察，海嘯發光出現在破壞性波浪湧進海岸前幾分鐘甚至更長的一段時間內，且發光可以達到異常明亮的程度。日本是地震海嘯相當多的國家，海嘯發光的震例不勝枚舉。如1896年6月15日在三陸區域，高達25米的海嘯淹沒了一些村落和城市，海水退出三英里時，水底發出淡青色的光，因而在無月無星的黑夜，也能清晰地看出村落。以後波浪又洶湧而來，這時天空上出現粉紅的色彩，有一個漁民乘船駛進巨浪，看到波峰上的閃光像電燈那麼亮，足以分辨衣服上的花紋。類似這種發光現象，在1677年陸奧海嘯、1707年紀伊海嘯、1792年日島原半島海嘯、1854年南海道大地震海嘯、1896年三陸海嘯時也均有記載。關於1933年3月3日凌晨發生在日本三陸的大海嘯的發光現象調查很詳細，……分為八類：
1.浪頭的光。有人在海嘯時看到浪頭上有雪白的亮光；2.海面上一閃一閃的光，地震後向海眺望，可見整個海面閃閃發光，有一老人目睹此狀一面叫喊「海嘯來了」，一面跑回家中。跟着海嘯到來。3.海嘯衝擊海岸時沿海部分發出青光；……4.海嘯發生時海水後退過程中海底也會發出青光。有人在震後約30分鐘見海水開始後退，當退至100米左右時海底淤泥中噴出水來，同時發出青光；5.流星般的光。6.「與波浪一起前進的圓形光物」，……出現了幾十個發光體，亮度相當強，每一個發光體持續1至2秒鐘即消失……7.近海面上空的火球；……8.從海中放射出的強光。[11]
1946年12月21日，日本「海嘯發生的當天零時許，有幾個漁民出釜石灣在三貫島東北約4海里的海面上捕魚時發現船的前方出現一個大火球，像滿月那樣大小，高出海面20—30米，船快接近時火球逐漸縮小以至消失。當時天氣是晴朗的。」[12]
容易判斷，能使海水發光的只有海水中的帶電粒子（等離子體）。海嘯時的各種發光現象，顯示了海水中聚集了遠遠超出正常水平的荷電粒子。
海嘯發生時海浪發出的隆隆巨響，也是海水的電磁作用的典型體現——是一種電致發聲和共振發聲，而如果僅僅是由海底垂直升降引起的機械振動，則不會發出這樣的巨響。
海嘯發生時，海水不僅會發生橫波共振，有時電磁場中的洛倫茲力也會引髮帶電粒子的迴旋共振，導致海中船舶快速旋轉。如1868年8月6日，美國海軍的重炮海防艦、排水量約2000噸的沃特里號在南美洲太平洋沿岸的亞里加港訪問時遭遇海嘯，最後，這艘軍艦被惡浪拋過沿岸沙丘，拋過通入玻利維亞的鐵路線，拋到了離海岸線約3千米的科迪勒拉沿岸山脈的山麓。[8]（能將近2000噸的軍艦拋出3千米遠，這樣的能量也絕不是海底垂直升降激起的波浪就能達到的。）
據記載，受到海嘯襲擊時，這艘「重炮海防艦在發瘋似的旋轉着。要是在平時，哪怕全部機器開足馬力也絕不可能達到如此速度……大地繼續在不規則地顫動，重炮海防艦時而瘋狂地轉圈，時而驟然停止……」[8]
細節反映本質。在平時，重炮海防艦「哪怕全部機器開足馬力也絕不可能達到如此速度」，說明軍艦受到了巨大的外力，這個外力只能是由導致海嘯的海底地震釋放的電磁能量提供的。軍艦為什麼會「發瘋似的旋轉」呢？這正是海嘯時海底地震釋放的電磁脈衝產生極強的電磁場，磁場中的洛倫茲力引髮帶電粒子的迴旋共振，才導致軍艦瘋狂旋轉。另外，在特定共振狀態下，物體會失重，正因如此，排水量2000噸的軍艦才會被拋出3千米。
海嘯產生的漩渦
由海嘯波的高速遠距離傳播、波峰波谷效應（橫波共振效應）、海嘯持續時間達數小時、十數小時，軍艦的瘋狂旋轉等現象，可以判定：海嘯本質上也是一種電磁現象，一種共振效應。
同時也可以判定，海嘯絕不可能是海底山體滑坡、海底垂直升降這樣的機械運動導致的。這樣的錯誤認識必須徹底糾正，海嘯研究才可能獲得突破進展。
至此，我們運用已經掌握的科學知識，對有關海嘯的各種現象和困難問題基本上做出了全面合理的解答。缺憾在於沒有「定量描述」，個人能力所限，且待後人細分辨。雖然這樣的解釋可能上不了「科學」的殿堂，卻足以為大眾解惑。
作者認為，研究自然現象，應該先捋清了思路，認準了方向，再去定量描述，有的放矢，才有可能得到正確結果。這是必不可少的前期準備工作，這應該成為研究自然現象的「標準」方法。如果還沒弄清是怎麼回事，就盲目地去定量描述，只能把研究引入歧途，導向邪路，墜入萬劫不復的深淵。
4.潮汐之謎
人類對海洋潮汐現象的認識，目前公認的解釋是：月球、太陽的引力是潮汐的起因。這種觀點似乎能解釋潮汐的許多特點，如在新月和滿月時，太陽和月亮生成潮汐的力量是相同的，這時潮汐就比平時大。而在月亮的上、下弦時，潮汐比平時小。同樣的，當月亮離地球最近時，潮汐比月亮離地球最遠時要大得多。
「然而對一個熟悉七大洋的領航員來說，這種解釋過於簡單化了。因為他發現，世界各地的潮汐不僅在時間和波幅上不同，而且在起落的特點上也各不相同。在有些地區，似乎潮汐並不是隨月亮移動而是隨太陽移動。它的主要表現是：高潮位和低潮位不是每天推遲50分鐘到來，而是每天在同一時刻到來。在大洋洲社會群島的塔希提島，多年來人們了解到，高潮位通常在中午和午夜到來，而低潮位則在早晚六時到來。由此可見，在塔希提，潮汐是由太陽引起而不是月亮引起的。[13]
另外，在大洋洲的托里斯海峽中的一個小島「星期二島」上，發現了一個更能說明太陽潮汐的例子。——這裡的潮汐不像在世界各地那樣，每天向後順延50分鐘，而是每天在同一時刻到來。[13]
再者，世界上大多數海域都是每日發生二次潮汐（半日潮），對此，也有人提出這樣的疑問：如果地球兩側各有一個月球，且距離相等，那麼一切都會清楚了，邏輯將告訴我們，在萬有引力的作用下，地球上的水將向（受兩個月球吸引而成的）兩座巨大的水山彙集。但是，由於我們沒有第二個月球，解釋這一現象就不那麼簡單了。——如果大洋中的海水向月球方向聚集，那麼在地球的「背面」大概就應該出現海水退潮現象了吧？[14]
同時，早已有人指出，月球質量僅佔地球質量的1/81.3，它的引力連自己星球上的空氣粒子都吸引不住，又怎麼能使距離它38萬千米之遙的地球上的大海「興風作浪」呢？引力是與距離的平方成反比的，其衰減速率是十分顯著的。
目前已知，「以潮汐的大小來說，太陽和月球的引潮力是很小的，最大的潮差只有0.563米，而事實上，在陸地附近的潮汐，有的潮差卻達到10—20米，比月球和太陽的引潮力所引起的潮差要大到20—30倍。[15]
而且，「在近陸的淺海地帶，巨量的海水產生巨大摩擦力，有的地方在高潮的時候，卻能把海水升高到15米以上。如果把5千克的海水升到15米的高度，就做了75千克米的功，有將近3/4千瓦的功率。太陽和月球的引潮力不可能在地球上發生這樣大的力量。」[15]
有人計算得出：即使是在地球上引潮力最大的地方，1公斤重的物體受到的月球引潮力至多是1.10×10-6米/秒2，只相當於地球引力9.8米/秒2的890萬分之一。對於一位體重100公斤的人來說（其他物體同樣如此），來自月球的引潮力不會超過11達因。11達因的力有多大？小得可憐，一隻螞蟻就能使出100多達因的力。[16]如此微弱的月球引潮力，怎麼能夠引發有時潮高達八九米的潮汐呢？
那麼導致潮汐產生的主要力量是什麼呢？
很可能，造成潮汐的主要因素也是電離層、磁層電磁場變化而導致的海洋的電致伸縮和磁致伸縮效應。
由電介質物理學和鐵電體物理學可知，任何電介質（包括固體、液體、氣體）在外電場E的作用下都會出現應力。這種應力的大小與E的二次項成線性關係，稱這種效應為電致伸縮（electrostriction）。而液體的電致伸縮效應很容易觀察。如在附圖中，浸入液體的金屬平板電極有一個小孔與壓強計相連，當兩電極上加電壓時，電力線集中於兩極之間。由於電極外面液體被吸引入電極之間，使其中的氣泡壓強增大。
液體的電致伸縮
1979年後，在高介電常數材料以及略高於居里點的鐵磁體中發現特別大的電致伸縮應變。[17]
另外，由鐵磁學可知，鐵磁體進入變化的磁場時也會發生幾何形變，這種效應稱為磁致伸縮。
人所共知，在大氣層上方存在一個主要由等離子體構成的厚達數以萬千米計的電離層和磁層，而且由於地磁場的捕獲作用，在磁層中還存在兩個荷電粒子（等離子體）密度很高的輻射帶——范艾倫輻射帶（分為內輻射帶和外輻射帶），這些包圍着地球的厚厚的等離子層在太陽輻射、太陽高能粒子及宇宙射線的轟擊下將偏離電中性而產生強大電場。這個強大電場與含有較高濃度荷電粒子（各種離子）的海洋發生電磁共振，足以對海洋產生巨大影響。
由於太陽輻射強度隨着地球自轉而發生變化，導致電離層和低層大氣電離率發生變化致使電離層、低層大氣電場強度發生變化，電離層、低層大氣電場與海洋電場發生電磁共振（電離層、低層大氣電場增強，海洋電場也增強，反之亦然。），由此而產生的電致伸縮和磁致伸縮效應就形成了造成海洋潮汐的主要力量。
即當海洋面向太陽時，由於太陽輻射導致的電離層、低層大氣電離率升高，同時太陽風也會帶來更多的帶電粒子，使電場增強，電致伸縮和磁致伸縮效應使海水膨脹而出現漲潮，反之亦然。從微觀角度來看，當介電常數ε>1時，電致伸縮效應使電介質被吸引向電力線密度大的地方而與電場方向無關。[17]這意味着漲潮時海岸電場增強，退潮時海岸電場減弱。這將很容易通過觀測加以驗證。
由於海水中含有大量荷電粒子如鈉、氯、鉀、鈣、鎂等等，會使電致伸縮和磁致伸縮效應更為顯著。
所以，海洋潮汐可能主要受太陽電場、太陽輻射、太陽風調控。而月球、太陽引力對潮汐的影響力只佔很小部分。
陸地同樣會受到電離層、低層大氣電場強弱變化所產生的電致伸縮和磁致伸縮效應的影響，但其受力強度取決於地殼中積聚的荷電粒子的濃度，由於陸地是固體而伸縮效應不太顯著。這就是所謂「固體潮汐」。大氣的情況同樣如此，即「氣體潮汐」。
之所以世界上大部分海區都會發生半日潮，即在一天內發生兩次海水的升降變化，可能是因為：海洋佔地球面積的70%，各大洋都是連在一起的，大陸並不能將它們完全隔開，所以白天太陽電場產生的電致伸縮和磁致伸縮效應也會被傳遞到地球的另一面去，因此夜間的潮汐是地球另一面的海水受太陽電場調控的結果。
那麼，每月的大潮期為什麼又似乎與月亮的運行周期有關呢？這可能是一種誤解：它可能只與太陽的自轉周期有關，而太陽自轉周期27天與月球公轉周期27.33天十分接近，這種周期便被誤解為月球公轉周期。如果說月球確實能對潮汐產生顯著影響的話，那麼也可能主要是由於月球運行狀態影響了地球電磁場而導致的。
那麼太陽自轉周期為什麼能引起潮汐的周期變化呢？人們早已發現，在太陽日冕中存在壽命長達20個太陽自轉周（每個自轉周約27天）的冕洞。冕洞是高速太陽風（等離子體流）之源。正常日冕中吹出的太陽風風速在地球附近達300—400千米，而從冕洞中吹出的太陽風風速可達700—800千米/秒。[18]當冕洞轉至面向地球時，噴射出的高速太陽風使地球電（磁）場增強，電致伸縮和磁致伸縮效應使潮高增大，反之亦然。如此，則潮汐變化應與磁暴發生周期相一致。對此，可以通過觀測加以驗證。
能夠對此觀點做出印證的是舉世聞名的錢塘大潮，錢塘潮每年發生在農曆八月十八前後一段時間內，潮湧十分壯觀，潮高可達九米多。如果潮汐僅僅是由月球和太陽引力引起的，那麼在這段時間內，月球、太陽引力並未發生明顯變化，為什麼潮位卻發生了如此大的變化呢？如果說這是因為（像一些科普書上解釋的那樣）錢塘江口杭州灣呈喇叭形河口，海底又有一壠壠沙崗的話，那麼這樣的地形在其他時間也是同樣的，為什麼其他時間不出現大潮呢？
而用太陽輻射調控電離層、低層大氣電場進而影響海洋電場的觀點就能得到合理的解釋：農曆八月前後，正是處在北緯30°附近的錢塘江口太陽直射、溫度最高，因而空氣、海水電離度較高，海水中荷電粒子濃度較大，與電離層、低層大氣電場感應形成的電致伸縮和磁致伸縮效應最大的時期，因此才會在此時間段內出現比平時高得多的潮湧。
誠然，月球引力、太陽引力以及科里奧利力也會對潮汐產生一定影響，但這種影響可能要比電離層、磁層電磁場產生的電致伸縮和磁致伸縮效應小得多。所以對潮汐形成做出主要貢獻的是受太陽輻射和太陽風調製的地球電離層、磁層電磁場產生的電磁力（電致伸縮和磁致伸縮效應），再加上月球、太陽、其他行星的引力、科里奧利力等，這些力的綜合作用就形成了地球上的潮汐。
另外，張樹斌認為，潮汐是由於海水受到太陽照射而熱脹冷縮導致的（大意）。顯然，海水熱脹冷縮也會是潮汐發生的原因之一。
僅僅從引力的角度去研究潮汐，必然是不完備的。
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