书城自然科学科学博物馆
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第42章 海里的声音

水里是我们所不熟悉的另外一个世界,五彩缤纷、五颜六色的海底世界是摄像师用我们熟悉的光带给我们的感受。其实水下尤其是深水区往往是漆黑一片,生活在这里的生物练就了通过声音来辨别目标的能力,所以说水下是声音的世界。

近表层海水的温度、盐度变化剧烈,所以海洋中的最大声速一般在海平面下100米深处。从上方传来的声音不能穿越这个声速最大层,从下方传来的声音也不能穿透声速最大层向上传播,而向下折射。所以,这个声波不能穿透的区域叫作声阴影带。在这样的环境中,对各种海洋生物来说,海洋中的声音对它们有极其重要的意义。许多生物都是靠声音来传播信息、寻找猎物和导航的。像鲸类动物,是靠声音来和伙伴交流,并利用声波来确定目标的大小、距离和方位。

水下生物利用声波的特点有点像空中飞行的蝙蝠,科学家就是根据这些特点来研制声呐的。在伸手不见五指的深海,它是人类探索海底未知世界的有力手段。

如果将一个声源放在大洋中最小声速处,即水深1000米处,声波会汇集在这里,以最小的能量衰减,并且沿着这条声速带传播,这就是水中声道。实验证明,声音沿着水中声道传播可达几千千米甚至几万千米。海洋中的声速在1450~1550米/秒之间变化。由于海水的密度比空气大得多,海水是声波的良好介质。所以,海水中的声速比空气中的声速快得多。

现在军用和民用技术中应用非常广泛的声呐,便是根据声音在水下传播的原理设计的,被称为“水下的雷达”。不同的是,雷达波是电磁波,适合在空气中传播,而电磁波在水下会很快衰减,只有声音可以在水下传播,而且传得很远。由于水下我们无法用眼睛看到,因此对水下地貌的研究只有用先进的声呐来探测。回声探测仪,也就是今天已经广为使用的声呐。它测量海底深度的原理就是从船上发出声脉冲至洋底,通过测算接收,然后将接收到的回声所经历的时间自动转换为深度值显示出来。我们平常看到的海底结构图就是根据声呐提供的数据绘制的。可以这样说,我们就是通过它去了解人类所未知的海底世界。