神秘“海底怪圈”背后的流體力學(xué)智慧1)

陳怡純 金梓謙 姜 楠 田海平

*(太原理工大學(xué)力學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，太原 030024)

?(天津大學(xué)力學(xué)系，天津 300072)

1 神秘“海底怪圈”的發(fā)現(xiàn)

早在20 世紀(jì)90 年代，一位名叫Yoji Oikata的日本攝影師在大約 24 m 深的海床上發(fā)現(xiàn)了一個凹凸有致的圓形地貌（圖1），直徑2 m 左右。因與陸地上的“麥田怪圈”一樣奇特，所以當(dāng)時這個神奇的海底形貌被稱為“海底怪圈”。

圖1 神秘“海底怪圈”

“海底怪圈”是一種異常精致的圈形放射狀圖案：外部是由沙脊和凹槽構(gòu)成的雙重邊緣，內(nèi)部是一個圓形區(qū)域，內(nèi)部和外部又通過輻射槽緊密連成一個整體。整個結(jié)構(gòu)內(nèi)外錯落有致，凹凸有序，層次明顯，展現(xiàn)了高級的數(shù)學(xué)和幾何美學(xué)，極具觀賞價值和藝術(shù)性。更加奇特的是，“海底怪圈”的內(nèi)部圓形區(qū)域會在幾天后被細(xì)沙填實填高，且外部沙脊最高處多出現(xiàn)小貝殼點綴。如此神奇美麗的地貌，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立刻引起了人們的熱議：這究竟是海底特殊的流動現(xiàn)象導(dǎo)致？還是某種生物所為？亦或者是人類甚至外星人刻意所造？這些猜想當(dāng)年都曾盛行一時，卻又都無法印證。

直到2012 年，“海底怪圈”的創(chuàng)造者才被“當(dāng)場抓獲”，它是一種先前從未被發(fā)現(xiàn)的身長可達(dá)20 cm 的河豚——白斑窄額鲀。所謂的“海底怪圈”原來是這種雄性河豚魚的“婚房”，而白斑窄額鲀也絕對是自然界的能工巧匠，掌握高超的建造本領(lǐng)（圖2）。在繁殖季節(jié)它會不分晝夜地連續(xù)工作7～9 天，甚至更長時間，使用身體和魚鰭將沙粒撥向兩側(cè)（圖2(a)）來建造這個直徑約為2～3 m 的“海底怪圈”作為繁衍后代的巢穴。……