用声纳探索海洋的秘密

  地球上的海洋面积占地球表面的70%多,但是直到近年来,我们对海底的了解还比不上对月球表面的了解多。尽管月球离我们很远,但是对它的研究比对海洋容易进行得多。宇航家们很早就能看到它的表面,最先用眼看,然后用望远镜,这两种仪器都聚光。后来,当望远镜可以用于观察不同波长的光时,现代宇航家不仅能够分析地球的大气,还能测定太阳或其它离我们几百光年远的星球的温度和组成。然而,直到二十世纪,仍然没有可以用来研究地球海洋的类似仪器:在浩瀚的宇宙空间可以传播三百万米的光,在海水中却传播不了多远。现象表明穿越水的最佳选择是声音

  如果人类知道怎样利用声音在水中超常的传播能力,那么1912年泰坦尼克号就会得到关于冰山的警告,这艘豪华的客轮就不会沉入北冰洋的海底,带走1522名乘客和船员的性命了。这一悲剧事件刺激人们研制回波定位工具——通过发出脉冲音,并收听其回声来探测远距离物体。二战中,科学家和工程师们用这些工具,进一步研制出了更复杂的探测潜水艇的仪器。

  今天,研究人员应用关于声音如何在水下传播的知识完成大量的任务,例如探测核爆炸物,地震和海底火山爆发。正如宇航家用光探索大气的秘密一样,在称为声海洋学领域的科学家们用声音来研究地球海洋的温度和结构——这是决定我们对全球气侯变化的了解能力至关重要的测量。生物声学的研究人员也用声音研究海洋哺乳动物的行为以及它们对人为水下噪音的反应,这有助于制定保护海洋野生物的政策。

  所有这些对水下声学的现代应用都建立在几个世纪以来对声音怎样在空气和水这些不同的媒质中传播的研究工作基础之上,这些早期研究最初并没有任何实际应用;而是由一些对人类对自然的基本了解有极大兴趣和好奇心的研究人员进行的。然而,当后来的研究人员开始以此为基础进一步扩充时,他们却为今天已广泛应用的工具和技术的发展打下了基石。


水是声音传播的良好媒质,声音在水中的传播速度要比在空气中几乎快五倍