想象一下完美的海浪：一道水牆膨脹並向內捲曲，然後在靠近海岸的地方戲劇性地破碎。捕捉這樣的海浪 將是任何衝浪者的夢想——而其翻滾表面之下的物理原理也和這種體驗一樣令人興奮。
當海浪盤繞時，它會形成一個由旋轉的水構成的空心管狀結構。如果你能窺視水面之下，你會看到許多被稱為肋狀渦流的小而細的旋渦環繞著這個主要的渦流。科學家們最近才開始研究這些美麗而精緻的次級渦流形成的原因和方式。
華盛頓大學的流體力學研究員克里斯汀·貝克說：“基本上，會發生分離。”當海浪開始破碎時，前緣的微小充氣區域會導致一些水流從主渦流中分離出來。這些水流在獲得動量的同時，會扭曲成肋狀渦流。
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華盛頓大學的海洋學家吉姆·湯姆森說：“我們經常用花樣滑冰運動員來做類比。” 最初，海浪的肋狀渦流是寬闊的水帶，它們像花樣滑冰運動員伸出手臂旋轉一樣緩慢地扭動。但是，正如湯姆森解釋的那樣，隨著海浪向前移動，它的肋狀渦流會螺旋成細絲——這種效果類似於花樣滑冰運動員收回手臂時。“它們旋轉得越來越快，”他說。這種旋轉拉伸了主渦流及其迷你渦流之間的距離，使它們環繞和生長。
貝克的工作結合了計算機計算和物理實驗，以研究這些渦流如何將垃圾和汙染物從岸邊掃入海洋。研究人員說，直到過去十年左右，科學界很少有人關注肋狀渦流，部分原因是它們難以拍攝，這些短暫的扭曲需要高解析度相機和精確的 timing 才能捕捉到。此外，現代計算機模擬終於足夠複雜，可以對其進行建模。“我們通常在擁有工具之前不會研究或看到事物，”湯姆森說。