一隻蝴蝶扇動翅膀，真能引發12級颱風？這是什麼原因？

說起颱風，我們經常會聽到這樣一句話：“

巴西亞馬遜雨林中一隻蝴蝶扇動翅膀，有可能在萬里之外的某某地方引發颶風

”，以此表示一個很小的事件可能因為連鎖反應而導致非常嚴重的後果。由於類似的言論來自於美國著名的數學家和氣象學家愛德華·洛倫茨（Edward Lorenz），許多人以為颱風都是由一個非常小的偶然事件引起的，這種現象被稱為“蝴蝶效應”。蝴蝶真有這麼大能耐？當然不是。

（蝴蝶引起颱風？）

蝴蝶扇動翅膀的能量有多大？

蝴蝶是一種鱗翅目小昆蟲，它們大多體型小巧且輕盈，重不足1克。與身體相比，蝴蝶的翅膀非常寬大，但大部分張開翅膀寬度也不超過10釐米，蝴蝶利用胸鰭強大的肌肉拉動翅膀飛行。

與鳥類、蝙蝠或其它大型昆蟲不同，蝴蝶嬌小的身體無法儲存太多能量來拍打翅膀，它需要用最節省體力的方式飛行。

蝴蝶收縮身體，用翅膀的前緣向下切開空氣，然後旋轉翅膀向上方切，就像我們划船搖櫓那樣，蝴蝶的翅膀以“8”字形軌跡傾斜地扇動空氣，利用空氣在翅膀鱗片上產生的阻力推動自己前進。

（蝴蝶扇動翅膀）

蝴蝶飛行是如此輕盈，以至於它扇動翅膀很少有額外的能量浪費。同時由於空氣本身存在黏度，蝴蝶翅膀對空氣的壓縮和擾動只能影響附近幾釐米距離，不能形成明顯的“漣漪效應”，更不會引發更遠處空氣產生類似多米諾骨牌的連鎖反應。

（蝴蝶飛舞並不能影響旁邊的花朵）

既然與蝴蝶扇動翅膀無關，颱風到底是如何形成的呢？

在氣象學上，颱風（美國稱颶風）指熱帶氣旋。它幾乎完全形成於熱帶海域溫暖的水面之上，並且要滿足下面幾個環境條件：

1、足夠多的溫暖海水，水深大於46米，水溫高於27攝氏度；

2、海面熱空氣上升到高空時要能夠很快地冷卻下來；

3、在大約4900米高度的對流層附近要有充足的水汽補充；

4、與赤道的距離大於480公里；

5、形成垂直風切變的條件要充分。

（颱風在海洋產生和移動軌跡）

從1985年~2005年間所有熱帶氣旋軌跡影象，我們可以很容易地看出颱風基本上形成於北太平洋東西兩側、印度洋和北大西洋溫暖海面上。南美洲東西兩側幾乎沒有颱風生成。赤道上方的颱風很少，並非這裡的海水不夠熱，而是因為氣旋的形成需要地球自轉為它提供初始的角動量，也就是我們常說的科里奧利力，角動量不足，上升氣流無法形成氣旋。

溫暖海水加熱上方的空氣，熱空氣上升，從而在海面形成一個低氣壓區（L）。四周的空氣向這個低氣壓區流動，並且在科里奧利力的作用下發生旋轉；空氣越往中心旋轉速度越快，同時被加熱向上抬升，氣旋在熱空氣推動下越來越強，反過來使中心氣壓越來越低。

（氣旋形成過程）

溫暖溼潤的熱空氣升到高空迅速冷卻形成風暴雲，在北半球，整個氣旋和風暴雲都以逆時針方向旋轉，而在南半球的旋轉方向則是順時針。

形成颱風需要十分強大的能量，海面要提供足夠多的熱能、高空要足夠冷以形成巨大溫差、中間有源源不斷的水汽補充，還需要地球自轉科里奧利力的推動。一旦中間某個環節提供的能量不足，颱風就會迅速削弱甚至消失無蹤。

我們經常從天氣預報裡聽到“強颱風在某某地方登陸、減弱為熱帶低壓”的訊息，就是因為與海洋相比，陸地提供的熱能和水汽都不夠，無法維持氣旋執行。

（一個北半球的熱帶氣旋）

颱風蘊含著極大的能量，科學家估計，每個熱帶氣旋平均釋放的能量約為全球總髮電量的200倍，相當於每20分鐘引爆一顆1000萬噸當量的核彈。我們都知道能量守恆，誘發如此巨大能量的原因，當然不可能是小小蝴蝶扇動幾下翅膀，試想一下，任何人打噴嚏的能量都比蝴蝶強上萬倍，世界豈不亂套。

那麼，“蝴蝶效應”到底是怎麼回事？

蝴蝶效應是混沌理論在氣象學上的一個應用術語，它指在任何情況下，微小的變化可能會造成更大的後果，最終導致天氣預報發生偏差。

1952年，雷·布拉德伯裡在他的短篇小說《雷聲》中寫道：“一隻蝴蝶死亡造成的連鎖反應，有可能對隨後的歷史事件產生深遠影響。”

（Lorenz方程初始變數的小變化造成y變數鉅變）

1961年，洛倫茨用電子管計算機計算天氣變化情況，由於他將初始條件的值0。506127輸入為0。506，省掉了小數點最後三位數字，結果發現即使是這微不足道的偏差，卻得出截然不同的結果。洛倫茨用蝴蝶和颶風來比喻這個數學現象，“蝴蝶效應”也因此得名。

最後還是讓我們回到蝴蝶的翅膀上。儘管混沌理論可以解釋許多氣象學中預報不準確的現象，它也適用於許多科學場景，但就熱帶氣旋形成的要素來講，如此小的事件是沒辦法引發一場颱風的。