于是,我们想到了“瑞利-本纳德对流”。
这并不是什么玄奥的事物,我们每天都有机会见到它。请各位看这张图,这是我今天早上在宾馆厨房做的实验—找个平底锅,加半锅水,打一到两颗鸡蛋,让水具有一定的黏度,接着均匀、平缓地加热锅底,注意一定要非常均匀,然后等待,你会发现在某个时刻,水面突然涌现出规则的六边形涡泡,原来混乱翻腾的水流被约束在了六边形涡泡内,以对称的方式上浮和下沉。
在大洋深处,类似的过程也在进行着,只不过规模要大得多。在洋中脊裂谷底部,来自地幔的炽热熔岩涌出地壳,与冰冷的海水接触,形成热对流,就像实验中被炉灶加热的锅中水一样。
让我们继续实验。请看这段视频,在平底锅中,水涡呈六边形对称翻滚,有二三十个涡泡,每个涡泡尺寸大概是一厘米。现在,我把炉灶火焰开到最大,同时向锅中的水面均匀地喷洒液氮,以加大水底和水面的温差。可以看到,当温差增大到下一个临界值时,涡泡会突然分裂,每一个大涡泡分裂成三十六个新的小涡泡,小涡泡会的直径恰好为原来的六分之一!那是两年前的一个清晨,在煮鸡蛋时,我偶然观察到了涡泡的六倍比分裂,从而解开了困扰我数年的谜团。多亏了我家乡的凛冽寒冬,让温差达到了涡泡分裂的临界值。