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February, 20, 2018

贝加尔湖冰面上的圆圈——只涉及科学,无关奇闻

人们把贝加尔湖冰面上的圆圈称为“贝加尔湖奇观”、“不明飞行物着陆的足迹”。不久之前突然出现的轰动一时的消息让人们好奇而不安,我们将分析事情究竟是怎样的。

法国图卢兹大学的学者阿列克谢木·库拉耶夫表示,《贝加尔湖第一》已经讲述了其中一个科学理论(《揭示贝加尔湖冰面上神秘圆圈之谜》)。但是我们的研究并没有止步于此,我们想要对该现象的起源做深入研究。经常在贝加尔湖工作的学者,比如俄罗斯科学院西伯利亚分院淡水生物学研究员的工作人员,是如何看待这件事呢?我们采访了水文学和水文物理学实验室的负责人尼古拉·格兰宁,他证实“我们国家并不存在先知”,他说:“我们不仅要寻找冰面上圆圈的发现者,还要说明伊尔库茨克的学者早已研究过这些秘密了,甚至还要基于科学依据继续向大家做解释”。

《贝加尔湖第一》:尼古拉·格兰宁,最近人们对“贝加尔湖冰面上的圆圈”这一现象产生了兴趣。这一现象出现有多久了,什么人对此很关注?

尼古拉·格兰宁:我们无法从事件的起始开始讲述,而是要从事件中期开始。2009年4月4日在贝加尔湖南部和圣鼻湖角附近同时出现了2个圆圈,从此人们对这一现象产生了兴趣。国际空间消除了这两个圆圈,人们开始谈论这件事。然而事实上在2003年这些圆圈就已经为人知晓了。我通过卫星云图在克列斯多夫湖角一带观察到圆形结构并分析了之前的数据,发现在1999年的云图上就已经出现了类似结构。冰上的圆圈之后一次出现是在2005年,出现在克列斯多夫湖角和土耳其附近,在接下来的几年里出现于整个贝加尔湖中部和南部。它们的地理分布为:圣鼻湖角、小海出口、土耳其附近(此处只出现一个圆圈),在阿卡德米切丝基山脉、克列斯多夫湖角、波索尔小山谷、贝加尔湖西部(此处出现多个圆圈)。我们发现在8个地区只有在春季的冰面上能够看到该结构。阿列克谢·古拉耶夫发现得更多,因为他考虑到了秋天圆圈的结构会受到水流不均匀性的影响。他也在库苏古尔湖发现了圆圈,甚至还在阿尔泰的德一列特湖上发现了一个圆圈。

《贝加尔湖第一》:有没有对这些地区冰上的圆圈展开研究?

尼古拉·格兰宁:是的,就在2009年4月初两个圆圈出现后的第二天,我们就开始了考察。我们乘坐气垫船到了南部的圆圈附近。在圆圈出现的地带进行了两次冰面切割。我们安放好仪器、拿出岩芯、对冰层取样、测量水温、观察水流。我们发现,圆圈通常位于比较薄比较容易被破坏的冰上,这种冰也叫冰针,它们完全浸入水中,其中有裂缝。就此我们还发现,圆圈中间和周边7公里处的冰层很厚,约有70厘米。而圆圈边缘的冰层只有35-40厘米。

《贝加尔湖第一》:在水样中是否发现异常现象?

尼古拉·格兰宁:我们研究了圆圈附近水的温度分布与盐度,即它的矿化。矿化图表明,表层的水以某种方式到达了深层。温度也证明了这一点——冰层下方水的温度接近0度,而到了深水层,温度有3度。有意思的是:整个圆圈的冰层下分布着比较温暖的水,这些水均匀地分布于圆的半径范围内,在圆的中心,冰层比较厚,而沿着半径范围到圆的边缘,冰的厚度只有中心位置的一半。

《贝加尔湖第一》:你已经成功解释了这个谜团吗?也就是说,事实上这就是对冰面上圆圈产生原因的解释吗?

尼古拉·格兰宁:你知道吗,冰的融化和变薄并不依赖于水温的上升,而是由于从底部到表层的垂直水流交换加剧而造成的。哪里发生了水流循环,那里的冰就会消失。圆圈中心的水流微弱,所以冰层还是保留了下来。

《贝加尔湖第一》:也就是说,在您看来冰上圆圈形成的原因与水流有关?

尼古拉·格兰宁:我们研究了圆圈下的水流运动,发现那里的反气旋水流运动在加剧。温度分布证实了这种加剧现象。你知道吗,和在大气中一样,如果有一个低气压中心,它的周围就会形成顺时针的气旋运动。如果中心的气压上升——就会出现逆时针运动的反气旋。水中的情况也是相同的。如果说空气中的气旋和反气旋有上百或上千公里大,那么水中的水流循环规模就是由所谓的斜压变形半径决定的——换句话说,由密度差的大小和水波蔓延的速度决定。这个数值是在冬季的贝加尔湖上计算的,该半径数值与冰层上圆圈的大小是非常接近的。

《贝加尔湖第一》:这种循环的水流是贝加尔湖的典型特征,还是说是某种异常现象?

尼古拉·格兰宁:一般而言,循环水流不仅仅是贝加尔湖的特征,也是所有水体的特征。它不仅出现在冬季,也会出现在夏季。你是否听过“墨西哥湾暖流涡旋”这种说法?如果有碱性的水流,那里就会形成涡旋。

《贝加尔湖第一》:每个圆圈都是相似的吗?

尼古拉·格兰宁:不是的。需要考虑到有时会出现带光晕的圆圈或是双重的圆圈。它们的边界轮廓不是很清晰,冰层化了的水形成了一圈深色的线条。起初我们以为它们的外观与地貌有关,因为双重的圆圈最早出现在贝加尔湖沿岸附近。但是之后我们发现远处的岸边出现了光晕。此外,我们还发现圆圈不仅会出现在冰层上,还会出现在夏季。尼古拉·格兰宁给我们展示了贝加尔湖面的热力图,从图上我们可以看出湖中部呈现均匀红色的是水面温度较高的地方,在这里可以清楚地看到均匀的黄色圆圈。但是也会有另一种相反的原因——比较冷的水从底部向上流动也会形成圆圈。这是一个相当常见的现象——在贝加尔湖的不同地区,这些圆圈会出现好几次。

《贝加尔湖第一》:所有的圆圈大小都一样吗?

尼古拉·格兰宁:非常相似。半径最大的有2.5公里。而半径最小的只有1400米。把数字乘以2就能得出,冰上圆圈的平均直径为3-5公里。

《贝加尔湖第一》:现在媒体普遍认为如今研究冰上圆圈最主要的专家是阿列克谢·古拉耶夫。他形成并发表了自己的理论。对此您怎么看?

尼古拉·格兰宁:我们早在2005年就创作了关于圆圈的最早的专著。从那时起又出现了4种假说。其中比较早的说法就是阿列克谢·古拉耶夫的“巨型气泡”说,他认为是巨型的沼气气泡从贝加尔湖湖底升起。但是据我所知,他否认了这一说法。如今他也宣称这些圆圈是由水流形成的,但是与我们的研究不同的是,他坚持认为,并不是由于深层水的流动,而是由于表层水的流动。我们认为他的观点是错误的——冰上的圆圈是在冬天形成的,冬季没有风,冰下的水流是很微弱的。

        还有一个版本来自赤塔自然资源研究所的波尔多夫斯基。他声称,在典型的大陆性气候下,昼夜温差相当大,温暖的水流造成了冰体断裂,并最终形成了这种圆圈。还有来自俄罗斯科学院西伯利亚分院布里亚特科学中心的工作人员巴尔哈诺夫的说法。他认为圆圈的形成是由来自贝加尔湖的底部温暖的天然气排放造成的。天然气出现在水底,能够自己冷却,但是会形成环面,也叫 “面包圈”,温暖的水就会一直上升到冰层边沿,并且形成圆形的冰雪融化地段。一些科学家把这个版本戏称为“原子爆炸理论”,因为较为温暖的水形成的环面从底部上升到表层的样子让人联想到原子弹爆炸的轮廓。

        但是波尔多夫斯基和巴尔哈诺夫的假说仅仅是建立在卫星云图的基础上,很多实际因素都没有被考虑到。我们的理论是建立在更加可信的实验数据的基础上。

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