可能是因?yàn)樘K伊士運(yùn)河被堵這個？

今年3月24號，由日本制造、船員來自印度、運(yùn)營公司來自中國臺灣、掛的是巴拿馬的旗、最后被荷蘭人和埃及人幫忙拖走的長賜號巨型集裝箱船在蘇伊士運(yùn)河擱淺。

蘇伊士運(yùn)河連接著紅海和地中海，全球12%的貿(mào)易要通過這個運(yùn)河，因此它常被稱為“歐亞大動脈”。但是，長賜號把這個重要的國際運(yùn)輸要道的血管給堵上了，超過200艘輪船卡在了河道里，在整整6天6夜后才再次通行。

蘇伊士運(yùn)河管理局（Suez Canal Authority）的局長 Osama Rabie 稱，擱淺期間，光是埃及每天的損失就在1200萬-1500萬美金之間。一些分析人士指出，長賜號擱淺帶來的整體損失可達(dá)每天100億美金。

所以，長賜號是怎么擱淺的呢？

這可能是由于一個經(jīng)典的物理現(xiàn)象。根據(jù)比利時根特大學(xué)海洋技術(shù)系系主任 Evert Lataire，長賜號擱淺可能和岸壁效應(yīng)（bank effect）有關(guān)。

長賜號長400米，高60米，橫過來就可以把蘇伊士運(yùn)河整個堵住。在這樣狹窄的水道里，大船運(yùn)行時屁股很容易被河岸吸牢，這就是岸壁效應(yīng)。

實(shí)際上當(dāng)船在狹窄的水道中前進(jìn)時，船頭的水位總是比船身和船尾的高。因此當(dāng)水流從船頭沿著船身流向船尾時，就會從一個較寬的通道進(jìn)入一個狹窄的區(qū)域。

船頭的水位總是比船身和船尾高。圖片來源：wikipedia

這道題可以用文丘里效應(yīng)（venturi effect）來解：當(dāng)液體經(jīng)過一個狹窄區(qū)域時，流速會增加，而壓強(qiáng)降低。這就意味著，和船頭相比，船體附近是個低壓區(qū)。如果船靠河岸或者其他船太近，它就容易被吸住，造成岸壁效應(yīng)。

文丘里效應(yīng)：經(jīng)過狹窄通道時，液體速度增加，壓強(qiáng)降低。

大家可以看看比利時根特大學(xué)用模型輪船做的岸壁效應(yīng)演示，岸邊的小球被船身吸引。

根據(jù)岸壁效應(yīng)可知，在狹窄的水道中行駛時，當(dāng)船頭開始轉(zhuǎn)向時，更靠近河岸的那一邊船身就容易被河岸吸過去。因此學(xué)船舶的都知道，大船過小道時，就要特別留心別讓船體和河岸或其他船只靠太近，速度不能太快，要盡量走河道中心線。

船身附近的水壓比船頭小，更容易被河岸吸引。圖片來源：themarinestudy

歷史上岸壁效應(yīng)曾經(jīng)造成一些大事故。

比如在1934年1月，英國納爾遜級戰(zhàn)列艦以每秒4.6米的速度離開英國樸次茅斯港，結(jié)果就因?yàn)榘侗谛?yīng)擱淺。

從行駛記錄來看，長賜號可能也發(fā)生了類似的事。

在當(dāng)?shù)貢r間3月23日早上7 :30，長賜號剛進(jìn)入蘇伊士運(yùn)河不久就遇到了沙塵暴。蘇伊士運(yùn)河管理局在3月26號表示，長賜號是在遇到了強(qiáng)風(fēng)和沙塵暴后才無法掌舵的。

根據(jù)船舶自動追蹤網(wǎng)站 VesselFinder 對當(dāng)時長賜號航行姿勢的跟蹤記錄，當(dāng)長賜號遇到強(qiáng)勁的西風(fēng)時，曾試圖向西面操舵對抗風(fēng)力，如此一來就陷入了岸壁效應(yīng)的困局，最終船身順時針旋轉(zhuǎn)，船頭扎入了東岸。

長賜號在蘇伊士運(yùn)河內(nèi)的擱淺路徑。

不過，狹窄水道中邪門的物理現(xiàn)象并不只有岸壁效應(yīng)，大船過小道還要注意艉坐效應(yīng)（squat effect）。

剛才說到，當(dāng)船在狹窄的水道中前進(jìn)時，船頭的水位總是比船身和船尾的高，因此船身的水流速度比船頭更大，壓強(qiáng)更低。實(shí)際上這一點(diǎn)也適用于船底的情況，因?yàn)樗鲝拇^流到船底時，也要經(jīng)過更狹窄的通道。如此一來，船底也會被河床吸引，也就是說船屁股容易在淺水區(qū)下沉，這就是艉坐效應(yīng)。

在深海（上）輪船不容易受到艉坐效應(yīng)的影響，在淺灘（下）艉坐效應(yīng)很明顯。圖片來源：wikipedia

艉坐效應(yīng)主要和水深以及船速有關(guān)。船速更大時，輪船更容易屁股蹲。而水深不足吃水深度（船舶在水中沉入時水下部分的最深長度）2.5倍時艉坐效應(yīng)非常明顯。

水深不足吃水深度（船舶在水中沉入時水下部分的最深長度）2.5倍時，艉坐效應(yīng)很明顯。圖片來源：fas.org

因?yàn)轸鹤?yīng)，大船在淺水中很難操舵，很容易跟著水底地形運(yùn)動，或在淺水中打轉(zhuǎn)。艉坐效應(yīng)也曾造成不少事故。

1992年7月8日，伊利莎白女王二號遠(yuǎn)洋郵輪在美國馬塞諸塞州的卡蒂杭克島（cuttyhunk island）附近的沙洲上擱淺。美國國家運(yùn)輸安全委員會（NTSB）后來的調(diào)查指出，船員們不清楚水底地形，因此低估了船速過高造成的艉坐效應(yīng)，直接導(dǎo)致了事件的發(fā)生。

2000年， Tecam Sea 號和 Federal Fuji 號散貨船在加拿大魁北克的索雷爾·特雷西港口相撞，后來的事故分析報(bào)告指出，艉坐效應(yīng)也是肇事因素。

甚至還有輪船利用艉坐效應(yīng)強(qiáng)行降低“身高”，避免超過最大安全通航高度的奇怪操作。

2009年11月1日，世界第三大游輪、高出水面72米的海洋綠洲號為了能通過丹麥的大貝爾特橋，在過橋時加速至每小時37千米，成功讓大船多入水30厘米，最終以小于最大安全通航高度4厘米的距離驚險(xiǎn)過橋，大秀了一把“過橋米線”技術(shù)。

總而言之，運(yùn)河啊淺灘啊這些水道對大船來說處處是坑，沒學(xué)好流體力學(xué)的船員搞不好分分鐘就要給人添堵啊。

編輯：jq