科普故事|深海探索的历程 - 海洋测绘中,测深仪测量水深基于什么原理

[复制链接]
6 P' y; \! d6 K, i5 L, B X2 a& y

深海充满神秘色彩,探索深海一直是人类的梦想。历史上,人类对深海的认知非常有限。进入20世纪,随着深海探测技术不断突破,人类才慢慢揭开深海未知世界的神秘面纱。

q' y& ~- d. G) y- P9 s

从海洋外面探索海洋

. ?4 f/ Z, n0 ~' H. R# M1 |

全球海洋平均深度约3680米。通常将海平面200米以下水深的黑暗海域称为深海,所以大洋95%是永恒的黑暗。深度每下降10米,就会增加一个大气压,全球洋底平均有300多个大气压。黑暗无光、海水压力巨大、海底地形复杂,想要进行深海探测,就必须发展相应的技术。

! i3 j; }; w4 y1 }; W% P6 V

20世纪30年代,人们开始使用物理波通过远距离非接触的方法,从海洋外面来探索海洋。20世纪中期,遥感技术的发明带来了海洋探测手段的革命。利用遥感技术,科学家能够从空中对海洋进行大面积观测。但是遥感的电磁波局限在探测海洋的顶层,进入不了深海。之后,能在海水中自由传播的声波,成为海洋水文测量和水下通讯的主要手段。对海底地震波的追踪,也成为探索海底地质结构、揭示地球内部物质组成的重要手段。

1 o( ?6 L$ x- m+ i0 r

进入海洋内部的深潜技术

$ t& L- ?. p3 e: P( W9 T0 y" {6 q

首先为人类进入深海提供“入场券”的是深潜技术。最早的深潜器是两位美国科学家乘坐的空心潜水球,1930年在百慕大首次成功下潜到水下183米。1960年,瑞士人设计的“的里雅斯特”号深海潜水器,承载两人深潜到马里亚纳海沟的10916米处,停留了20分钟,一举打破深潜的最高纪录。此后,又逐步出现能够在水下移动、采样,具有探测功能的深潜器。目前,世界上只有中国和美、法、俄、日5个国家拥有载人深潜器。

1 @& A! D. U L0 K0 Q: U5 _4 C9 W

近年来,我国自主设计和研制的“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号深潜器累计下潜超过1000次,下潜深度覆盖了大洋纵深万余米的“全海深”。我国还陆续研制出应用范围更广的无人深潜器和深海机器人,包括遥控水下机器人、自主水下机器人、混合式自主遥控水下机器人、水下滑翔机等,初步建立起全海深潜水器谱系,具备了全海深探测与作业能力。

+ e: y& V8 F: F5 c: w 1 c/ W9 N7 w4 e- J* x% L p4 E, g

来百度APP畅享高清图片

- S* x& h# N8 t* H

图为2023年5月26日,潜航员为“深海勇士”号载人潜水器解开与“探索一号”科考船相连的缆绳,为载人潜水器下潜做准备。新华社记者 蒲晓旭/摄

- J) d% c) \, q; o7 T
2 C3 y+ N' b+ _+ x `; R % K" i, O9 Z# V1 |0 f p# {$ a7 M+ z1 k, O 5 l! z( ]5 R( U4 p! J( Q 展开全文 , z, ~4 \1 ]) B% d& ?5 u + u9 h7 t! [. }3 i: v9 [/ u+ y3 b1 Q% G9 {/ k
5 W" U, Q6 \9 G: H' {, z
0 x+ m$ `2 t) W- j3 {2 b* p- {" j

“下海”加“入地”的大洋钻探

/ e! f9 j9 B6 Q: }2 W8 l7 j

在深海海底钻探地壳,涉及深海探索中难度最高、耗费最大的技术。

) @) b' @" _& G0 b# u1 r% S

国际大洋钻探计划是由全球20多个国家参与合作的国际研究计划,1968年正式运作,半个多世纪以来在全球各大洋钻井4000多口、取芯(即对地层进行岩石取样)超过49万米,所取得的研究成果证实了海底扩张等理论,揭示了深海极端生命和资源的奥秘,从根本上改变了人类对地球的认识。

& s% W- a! k- q3 _. j& I9 J

1998年,我国加入国际大洋钻探计划。1999年,我国科学家自主设计和主持的第一个南海大洋钻探航次,实现了南海深海钻探零的突破。2014年到2018年,我国又相继完成3个钻探航次探索南海成因,使南海成为大洋钻探研究程度最高的边缘海。

! H1 F( _' ]" s3 U

从深海打钻探索地球内部是科研发展趋势,未来,大洋钻探在深海和地球科学中的地位还将继续攀升。

/ s0 E& g9 t1 ]4 e- m

常驻深海的海底观测网

w y& u/ W' ]

深海观测,不仅需要从海面向下探索,而且需要从海底向上观测。海洋科学也不满足于短暂的考察,而是追求进入海洋内部进行原位的长期连续观测。于是,海底观测网应运而生。

. `7 V" h2 x. e6 N/ x# r

海底观测网将各种传感器放到海底,用光电缆联网接到岸上,把测量所得信息传送回来。传感器与穿梭在节点之间的自主水下机器人、着陆器等多种设备配合运行,构成功能强大的深海观测系统,直接在水下分析信息,从而实现从海底到海面全天候、长期、连续、实时、综合的原位观测。

6 v/ _; u, a- r$ t0 }3 p

海底观测网是21世纪的新事物,第一个大型观测网是2009年在加拿大建成的“海王星”网。2015年,日本建成缆线长5700千米的海沟海底地震海啸观测网(S-net),专门预警地震海啸。2016年,美国的海底观测网(OOI)投入使用,包括区域网、近岸网和全球网三大部分,是目前规模最大的海底观测网。我国也已经启动了大科学工程,汇集各学科、各领域、各层次科技资源,正在东海和南海建造海底科学观测网。

- o- A+ P+ p) n) d2 [: K' c* n

“深潜”、“深钻”、“深网”合称“三深”,构成当前进入深海内部进行科学探索的主力。经过近一个世纪的探索,人类极大拓展了对深海的认知。

+ W$ s2 B) N8 x* W( t9 p3 z

更多阅读:汪品先《深海探索:更好认识海洋》

0 _& H3 v/ \5 N3 Q* q h

(策划:刘名美 审核:李艳玲)返回搜狐,查看更多

: ^# P' V6 \ D: A9 e2 w
: J/ T1 f2 {- @ 4 w% m9 N9 x4 e4 N3 N' X$ e: ^1 Q$ g O0 K- J4 }9 x

责任编辑:

3 c, v: h1 Q) l+ j& s ( e# v7 _8 B5 F9 z+ ?- X+ \4 G # Q9 c1 v& K# Z& f: Q- m- z) b) _: T/ Y / [' w9 f$ d: b, a- B v
回复

举报 使用道具

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
孙一震
活跃在6 天前
快速回复 返回顶部 返回列表