七月一个潮湿的清晨，六点半，英格兰西约克郡和德比郡交界的高地上。这里是Holme Moss发射台，英国海拔最高的发射站之一，常年大风。
塔身由十几根钢拉线斜拉着固定。走近看，有些拉线上每隔一段就缠着一圈螺旋状的细丝，像拧在缆绳上的弹簧。不是每根拉线都有。有的缠几圈，有的从头缠到尾。缠得最密的那一根，是朝西南方向、最外侧的一根。
英国一年里大部分时候刮西南风。
这一个细节，就是整件事的入口：拉线缠丝的密度，跟它迎风的方向对得上。这圈不起眼的细丝，是用来保命的。
拉线断了，塔就倒
先说清楚这些塔有多依赖拉线。
几百米高的发射桅杆，自己站不住。它细。华沙那座646米的塔，塔身截面才4.8米宽，Holme Moss也是同一类瘦高结构。这种塔靠的是几层、十几根钢拉线从不同高度斜拉到地面，把它箍在原地。拉线不是配件，是结构本身。
有多要命？控制爆破拆这种塔，办法就是剪断拉线。拉线一断，塔自己就塌了。换句话说，让拉线失效的任何东西，都是直接冲着整座塔来的。
笔者此前写过华沙电波塔倒塌：1991年那座世界最高建筑，在一次例行更换拉线时轰然倒下，事后查出来，是拉线早就断丝、金属疲劳，搁置了两年没换。1969年英国Emley Moor塔倒塌，则是强风加上塔顶和拉线积冰压垮的。
这一篇讲的是：平时没出事的那些塔，靠什么不出这种事。而拉线最怕的那种慢性损伤，也就是金属疲劳，恰恰是风一手造成的。
▲图：Holme Moss的拉线桅杆。十几根钢拉线从不同高度斜拉固定，迎西南风的那几根缠丝最密。
风吹过一根缆绳，会发生什么
风吹在一根圆柱形的钢缆上，不会顺滑地绕过去。
气流贴着缆绳表面走到一半，会甩开，在背风侧甩出一个打着旋的低压区——一个涡。下一个涡从另一侧甩出来。再下一个又回到这一侧。涡就这样左一个右一个，交替着从缆绳后面脱落，排成两列。这个现象有个名字，叫卡门涡街（流体绕过钝头物体时背后交替脱落的涡列）。
问题出在每一次脱涡上。涡一脱落，缆绳两侧的压力就差一下，缆绳被往侧面推一下。涡交替着脱，缆绳就被交替地往两边推——一个垂直于风向、来回摆动的力，就这么周期性地加在整根拉线上。
风越稳、越是那种不带湍流的层流，这个涡列排得越整齐，推得越有节奏。一根又长又直的拉线，是制造这种涡列的理想对象。
平时这点摆动看不太出来。真正的麻烦，是频率撞上的那一刻。
撞上固有频率
每根拉线都有自己的固有频率——绷着的弦被拨一下会按某个频率振，是同一回事。
当脱涡的节奏，正好接近拉线的固有频率，共振就发生了。原本毫米级的小摆动被一圈圈放大。一根几百米塔上的拉线，可能就在风里持续地、肉眼可见地抖起来。
抖本身不致命，致命的是抖个不停。金属来回弯折，时间一长就疲劳：强度下降、出现裂纹。裂纹先从钢丝单股，或者从拉线与塔身、与地锚的夹具连接处开始。这正是华沙塔事后查出来的那种断丝。除了拉线本身，长期振动还会震坏绝缘子、松动塔身螺栓。
风致振动按幅度和频率分两种。一种叫驰振，频率很低，0.08到3赫兹，振幅大到能用米来量，高压输电线上那种大幅度甩动就是它。另一种就是上面说的涡激振动，频率高些，3到150赫兹，振幅是毫米到厘米级。前者看着吓人，后者不显眼，但日积月累地磨拉线的，往往是后者。
解法：让风没法排出整齐的涡
知道问题在那列整齐的涡，解决办法就清楚了：别让它排整齐。
回到开头那圈螺旋丝。它缠在拉线外面，故意把贴着缆绳的气流搅乱。气流一乱，涡就没法在固定的位置、按固定的节奏脱落，涡列被打散，那个周期性的侧向力也就跟着散了。共振起不来，振幅压到不伤结构的程度。
▲图：光滑缆绳在背风侧排出整齐的涡列，频率撞上固有频率就共振；缠一圈螺旋丝把气流搅乱，涡列散了，共振就起不来。
这种螺旋扰流条的有效性，是1957年由Christopher Scruton和D.E.J. Walshe在英国国家物理实验室发现的，因此常被叫作Scruton扰流条。有个经验数字：扰流条的高度做到圆柱直径的百分之十左右，抑制涡的效果最好。
它最直观的样子不在拉线上，在烟囱上。很多大烟囱外壁会盘一道螺旋的鳍——干的就是同一件事，把绕着烟囱往上爬的风搅乱，免得整座烟囱在风里共振。拉线上那圈螺旋丝，比缆绳本身细，缠上去起的是同样的作用。
▲图：烟囱外壁盘着的那道螺旋鳍，和缠在拉线上的螺旋丝是同一招——把贴着圆柱爬的风搅乱，不让它排出整齐的涡。
这里要分清一件事。Holme Moss的拉线是纯结构件，只管拉住塔，不带电，所以缠的螺旋丝是金属的。而很多中波台不一样——整座塔本身就是天线（中波台靠塔身辐射电波，工程上叫桅杆辐射器），拉线得用绝缘子一段段隔断，免得把电流引到地里。两类塔看着像，电气上是两回事。
螺旋丝之外，还有更重的家伙
螺旋丝管的是高频小幅振动。塔越大，要对付的动静越大，办法也越重。
1969年Emley Moor塔倒塌之后，附近的Winter Hill和Belmont两座塔做了加固：在每座塔的结构里挂上150长吨（约150吨）的钢链，专门用来吃掉风引起的摇晃。塔一动，沉重的链条跟着晃，但晃得不同步，互相一拧，就把摆动的能量耗掉了。
北威尔士的Moel y Parc塔用的是另一招，塔顶靠上的位置装了一个调谐液体阻尼器——一个银色的箱子，里面是液体。塔往一边晃，箱里的液体往反方向涌，正好抵消一部分。
这类装置的统称叫调谐质量阻尼器（TMD），也叫谐波吸振器。原理都一样：挂一个会反向运动的配重，把结构的振动能量引到它身上耗散掉。它不只用在塔上——汽车、桥梁、航天器、风力发电机、摩天楼里都有。台北那座著名的高楼里，吊在顶上的大铁球就是这个。
连架空电力线上都有它的微缩版，叫斯托克布里奇阻尼器：一小段钢索，两头各坠一个配重，做成哑铃形，夹在电线中段。电线被风激起涡振，哑铃跟着颤，把振动能量耗掉。下次留意一下高压线靠近铁塔的那一截，挂着的小哑铃就是。
▲图：架空电力线上的斯托克布里奇阻尼器，哑铃形。和塔上的钢链、液体箱是同一个思路的不同尺寸。
一圈细丝的份量
回到Holme Moss那根缠得最密的拉线。
它对着西南，对着这片高地一年里最常来、也最稳的风。风越稳，涡列排得越整齐，共振的威胁越大，所以这根缠得最密。缠丝的疏密，是把常年的风况一圈圈记在了拉线上。
华沙那座塔，倒在拉线断丝和金属疲劳上。让金属疲劳的，正是日复一日没被压住的风致振动。一座几百米的钢塔站在旷野里几十年不倒，靠的不只是粗壮的塔身和拉线，还有这些缠在缆上的螺旋丝、吊在塔里的钢链、塔顶那个晃来晃去的液体箱——一整套专门跟风的节奏对着干的小东西。
它们都不显眼。但塔能立着，有它们一份。
