【深海聲道】天然聲波波導，探尋深海的秘密

2017-08-02 by:CAE仿真在線來源:互聯網

神奇的“深海聲道”

“深海聲道”是一種海底聲波傳輸現象:即在水下一定深度區域(一般在800-1000米之間,也說在600-1200米之間),聲音可以傳播到數千公里以而不見明顯衰減的現象。產生原因是受水溫和壓強的影響,聲音在不同傳播速度的水層之間傳播時,會改變傳播的方向,發生反射。

需要指出的是,“深海聲道”是二維聲道,傳輸時聲波強度與傳輸距離R成反比,與三維空間傳輸(強度衰減與距離的平方(R^2)成正例)相比,遠距離傳輸優勢明顯,所以聲音在這個聲道傳輸幾千甚至上萬公里依然可以被檢測。

海底生存已久的鯨魚們一出生就知道這個秘密了,他們經常會游到這一深度水域,與數公里之外的小伙伴們竊竊私語,而對于人類,這一現象直到上世紀四十年代才被美國科學家Ewing發現,并快速應用于軍事領域(當時高度保密)。

Ewing設計出空心金屬球,讓飛行員隨身攜帶,飛行員一旦落水,這些金屬球便自動沉入海底。由于海水對金屬球外表面的壓力隨著水深的增加而增加,經過特殊設計的空心金屬球會在600-1200米深度爆炸,產生的聲音經過“深海聲道”被不同區域的聲音檢測器截獲,從而可以確定飛行員墜海的具體位置。因此“深海聲道”還有另外一個很酷的名字,即SOFAR channel (sound fixing and ranging channel)。

除了用于飛行員救援以外,SOFAR聲道還被用于海底潛艇探測,感興趣的朋友可以搜索“潛艇聲紋識別技術”或者聲波監聽系統(SOSUS)。顯然潛艇的活動應當避開SOFAR聲道,這在深海不成問題,但在近海就要特別小心了。

最后給大家補充一個有意思的烏龍事件:羅斯威爾事件(Roswell)。受SOFAR聲道啟發,Ewing推測了大氣中也存在一個特定聲道(受溫度影響),因此提出了Mogu計劃(項目絕密),用來偵察蘇聯人是否做成了原子彈。1947年軍方首次進行了實驗,然而實驗遭遇不測,引發了墜毀事件,事發地位于Roswell。當時正值UFO風靡全球,軍方為了保密,謊稱實驗是用于天氣預報用的,可是媒體公眾不買賬,很多人還是認為與UFO有關。

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