從物理規律看野外玩水的安全性

七君

大名鼎鼎的離岸流

湖邊也會出現離岸流

每年暑假都有小朋友在野外嬉水不小心死亡的消息，令人痛心。在野外游泳時，一些看起來安全的地方實際上非常危險，許多成年人甚至都不清楚。今天我們就來盤點一些貌似安全，實則殺人于無形的地形和水流。

第一個要介紹的就是大名鼎鼎的離岸流了。離岸流是海岸營救的主要原因，約占出警次數的80%，每年美國有數十人因為離岸流溺斃。拍向海灘的海水不會死在沙灘上，最終還是要回歸大海，它們回歸海洋的一個途徑就是離岸流。

離岸流就像下課后涌出教室的小學生，勢不可當：雖然離岸流的寬度一般只有幾米，深度常在成年人腰部附近，但它是一種強力的水流，流速非常快，離岸流的速度可達每秒2.4米，超過普通人的游速，這是它致命的一大因素。

美國國家氣象局（NWS）表示，想要離開離岸流的話，游泳者切記不要試圖掙脫，而要先假裝順從它。當你放棄抵抗，順著離岸流漂到一定遠處后，離岸流就會匯入大海而消散，這時你再從邊上游回來。你也不用擔心離岸流會把你拉到水底，因為它很“膚淺”。

要提醒的是，許多人會有一種誤解，那就是離岸流只出現在海邊，實際上大湖里也會出現離岸流。

比如，美國五大湖地區就有各種危險的水流，其中就包括離岸流。美國國家氣象局表示，在五大湖地區，離岸流是游客溺水的主要原因。在2002—2012年之間，五大湖地區發生了413起水流引發的事故，其中離岸流共造成120人死亡，占29%。

當然了，判斷什么地方會出現離岸流非常重要。當岸邊的沙洲出現了一個豁口時，此處往往就會產生離岸流，因為水流從這里能更方便地回家。在海岸邊，離岸流的典型特征就是沙漏形態。此外，離岸流看起來和附近的水面不太一樣，有時甚至看起來很清澈平靜，讓人有下去洗腳踩踏的欲望，但這也是它的危險之處。另外有一個方法可以幫你更好地識別離岸流，那就是佩戴偏振太陽眼鏡，它可以消除水面反光，幫你分辨“妖艷”的離岸流在哪里。最后就是要關注政府在岸邊的警示信息。

2017年，我國自然資源部海洋減災中心開展了首次濱海旅游區離岸流災害風險排查，發現我國大量濱海休閑海灘存在淺灘沙壩和離岸流現象。而根據2018年自然資源部海洋減災中心的研究，我國淺海海灘的離岸流尺寸和美國、澳大利亞等深海岸線捕捉到的離岸流相當。因此近年來，我國濱海地區也開始開展針對離岸流的科普和防范工作。大家在海邊玩水時，切記先看公告牌。

自然資源部海洋減災中心的離岸流科普海報

危險的結構流

結構流

除了離岸流，還有許多恐怖的水流常出現在你認為很安全的地方。這第二種水流叫作結構流，一般發生在岸邊建筑物，還有峽角附近。許多人覺得在岸邊的巖石、防波堤附近玩水更有安全感、更容易得救，那真是大錯特錯了。

這是因為，和離岸流類似，想回家的水流也喜歡沿著海岸邊的凸起物回歸。美國國家公園管理局提示，在防波堤和碼頭附近容易出現結構流，它們沿著和建筑物平行的方向流向大海。和離岸流一樣，結構流也很難掙脫，這就是救生員會讓大家不要在防波堤附近游泳的原因。

這里順便插播一下，水中的障礙物附近到處都是坑。實際上這也是流體力學的考點：當水流或氣體遇到障礙物時，障礙物后方會產生一連串漩渦，它們叫卡門渦流。而這些漩渦通常分成不同的形態，越靠近障礙物，比如石頭附近的漩渦越危險，因為它們會阻礙生物游出。

在救援時，這些調皮的漩渦還會給救援者造成困擾，讓救援者難以判斷自己是在石頭上游還是下游。在所有的水中石頭里，有一類下方懸空的石頭，其恐怖程度達到了頂點，這種懸浮的障礙物常被叫作Undercut rocks，我們暫且叫它“下旋石”吧。

賓夕法尼亞州約克加尼河里著名的下旋石 Dimple Rock

下旋石的恐怖之處在于，漩渦在它們的下方而不是后方。玩水的人誤入的話，就會變成鹵煮肉片，在這個自洽的冷水火鍋里不斷翻滾且滾不出去。賓夕法尼亞州的約克加尼河里就有一塊著名的下旋石叫作 Dimple Rock，這塊石頭已經要了至少9人的命。所以大家沒事兒不要靠近水里的石頭，以及任何硬邦邦、濕漉漉的東西。

水中石頭后面的渦旋形態，1所指的渦旋非常危險

警惕海峽流和沿岸流

與岸平行，與沙洲垂直的海峽流

第三種危險的水流叫作海峽流，它也會出現在意想不到的地方。如果你看到有一條沙洲連接著此岸和彼岸，可能會覺得這條沙洲和安全繩一樣，能保護你。你要這么想可能會賠上性命。

如果你沿著沙洲游到對岸，就可能會遭遇海峽流，你會感覺自己被一條和岸平行的河流帶到遠處，怎么也游不到對岸，因為海峽流一般位于灘涂和對岸之間，和岸是平行的。海峽流是流體力學中的伯努利原理引起的：液體在通過狹窄的通道時，流速會增加，這就是海峽流的物理原理。被海峽流卷入的話，游泳的人要盡快游回岸邊，而不應該再靠近沙洲。

最后再提一個沒上面那幾個危險，但許多人不知道的經典水流——沿岸流。據美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）介紹，當浪拍到岸上時，想要回歸大海或大湖的浪會產生一股和岸邊平行的水流，這就是沿岸流。海岸線越陡峭，浪速越大，沿岸流的速度越快。雖然沿岸流不會直接把你帶到遠海，但它卻能讓你不知不覺地遠離初始坐標，越漂越遠，甚至漂到危險的離岸流處。在海邊游泳過的人應該都有過這個體驗。

除了對游客不利以外，沿岸流對岸邊建筑物有長期的破壞力，因為沿岸流會帶走岸邊的泥沙，侵蝕海岸線，造成沿岸沉積物流的現象。

總而言之，由于不同水體上下部的拓撲結構的參差，即使是經驗豐富的游泳高手也難免被多變的湖泊或海洋吞噬，在野外游泳前，除了學好體育還要先學好物理。

（本文經授權轉載自“把科學帶回家”公眾號，有刪節）