科普故事:深海探索的历程

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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。
* \; k7 _, T" X! Q从海洋外面探索海洋
' @' `1 O4 S/ {4 V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。
6 m9 }5 L- p" A" `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。* C3 @4 b5 y4 K5 G: ^+ P
进入海洋内部的深潜技术% V; f' p& F2 `% |
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。
  Y. _8 a, m5 g( U9 _9 ]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。
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  Y& t8 [/ Q5 a" n2 z1 J$ \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' y2 w3 ]0 d* J7 d, G5 ?( Y2 O
“下海”加“入地”的大洋钻探
" M8 a+ e4 |  y& G5 A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。
4 J$ f0 ~3 J+ p( f5 B% }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。0 t1 Y/ |# o9 D2 ]" r4 |
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。
/ f5 x. a6 f7 ^$ d$ N6 l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。
( J" A- ~$ v0 Y; @常驻深海的海底观测网
. }5 f9 o: ~. ~6 ?. G& H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。
/ K+ ~5 A, P2 k  B1 r, v/ `8 x, d0 e$ n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。
* L; J  U4 Q) u6 ^( n  P1 d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。3 y0 ?: a- |3 h9 f8 W
“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。
" `+ [' ]9 w. Q) X3 R来源:求是网* v, Y1 ?$ q$ B4 A% v
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下面一起来关注未来24小时海况预报~2 K* e4 Q2 K" ?  y. S4 E& C: N
浙江海洋预报
6 C- z  h6 {7 F! ]2月28日20:00-2月29日20:00
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- r! Z7 o6 T0 V9 n; X$ X浙江海域海浪大面预报
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今天夜里,全省大部海域将出现1.8-2.8m的中到大浪,杭州湾有0.6-1.2m的轻浪;到明天下午,浙中南海域将减小到2m上下的中到大浪。, X1 U7 ?, z; R5 e
全省海域海况较差,中小型船只出海请注意安全。4 a0 A  d0 b9 c8 ~5 M; {
滨海旅游区预报
5 d0 ]5 V8 H8 N明天,五个滨海旅游区的浪高都在1.5m上下,不太适宜海上垂钓和游览。" F7 S- H7 {2 V' `7 y8 W
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浙江省海洋监测预报中心# ?' g2 X. F3 Y: `7 a
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ssouysoyyg
活跃在2021-7-25
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