隐藏潜水艇的声音盲区

  科学家们有了用得得心应手的新装置,它是在1937年由WHOI和麻省理工大学(MIT)的阿瑟斯坦·斯比尔霍斯(Athelstan Spilhaus)发明的,称为海水温度深度自动记录仪,或BT。BT是一种小的鱼雷型装置,装有温度探测器和可以探测出水压变化的元素。把BT从一艘船外伸出,它会在掉进水中的过程中记录压力和温度的变化。因为以分巴计算的压力值与以米计算的深度值几乎相同,技术人员可以把深度和温度联系起来。斯比尔霍斯(Spilhaus)认为他的BT可以广泛应用于获知关于海洋的基本原理——例如,温度和深度对海洋生物的影响以及洋流的结构,尤其是象Stream湾大洋流两边的旋涡。但是艾瑟林(Iselin)和美国海军用BT作出了与此不同,有更大直接用途的发现。


  在温暖的海洋上层中,声音向海洋表面折射,当声波向更深处更冷的海水中传播时,它们速度变慢,并向下折射,由此产生出潜水艇可以隐藏起来的声音盲区。(改编自国际科学和技术机构的R. A. Frosch写的“水下声音”)

  BT的读数表明在下午的早些时候,太阳将5到9米(16到30英尺)深的海水表层照暖到比下层海水水温高摄氏1到2度(华氏2到4度),在表层以下,海水随深度迅速变冷,科学家们知道声速随温度增加,因此他们意识到船声讷发出的信号会迅速穿过温暖层,然后当它们接触到下面的冷层时急剧变慢。他们发现声波在穿越两种性能不同的海水层时会发生折射,从声音传播较快的区域转向声波速度较慢的区域,这种转向造成了声音的“盲区”,使得声讷信号无法探测到任何正好定位于暖水层和冷水层分界线以下的潜水艇。(见如上图示)

  库拉伯斯·艾瑟林(Columbus Iselin)立即意识到了声音盲区以及BT对潜水艇战争的重要意义。装有BT的潜水艇可以用它测定与追逐舰有关的盲区位置,这样就几乎可以不被敌舰声讷发现,而猎潜舰则可以将BT用于相反的用途,调整其声讷方向,使之考虑到料想中的折射。

  二战中,BT成了所有美国海军潜水艇和参与反潜水艇战的船只标准的装备。海军军官去WHOT学习怎样使用BT,海洋地理学家前往全国各地的海军基地培训要参战的海员,潜水艇员接受指挥,把他们BT的所有记录发往WHOT或加州大学在Point loma的战争研究分校,在那里准备好声讷航线图,并发给各舰队。