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對(duì)于太空,我們?nèi)祟?lèi)投入了巨大的資源和精力,幾乎每天都有科學(xué)家在致力于相關(guān)的研究,與之相比,人類(lèi)對(duì)地球海洋的研究就顯得極為“冷清”,以至于直到現(xiàn)在,人類(lèi)所探索的海洋區(qū)域,也不到全球海洋的5%,并且這其中絕大部分是淺海區(qū)域,而對(duì)于千米以下的深海區(qū)域,我們則基本上可以說(shuō)是一無(wú)所知。 那么問(wèn)題就來(lái)了,為什么人類(lèi)寧愿探索太空,也不去研究深海?深海到底有多可怕?
實(shí)際上,對(duì)于人類(lèi)來(lái)講,深海確實(shí)是挺可怕的。最直觀(guān)的感受就是那無(wú)邊無(wú)際的黑暗,隨著水深增加,光線(xiàn)也會(huì)越來(lái)越暗,到了200米左右,能見(jiàn)度就已經(jīng)低得可憐,而一旦到了千米以下的深海,迎接我們的就是徹底的漆黑一片,沒(méi)有一絲亮光。 而深海真正的可怕之處,其實(shí)是它的高壓環(huán)境,要知道在海洋中每下潛10米,水壓就會(huì)增加大約一個(gè)大氣壓,而地球海洋的平均深度就有3700米,最深處甚至可達(dá)到大約11000米,其壓力有多恐怖可想而知。 對(duì)我們?nèi)祟?lèi)來(lái)說(shuō),深海中的高壓環(huán)境是絕對(duì)致命的,哪怕是乘坐針對(duì)深海極端壓力進(jìn)行過(guò)特殊設(shè)計(jì)的潛水器,也會(huì)面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)然了,太空也很可怕,所以我們?nèi)祟?lèi)探索太空時(shí),通常也不會(huì)親自去實(shí)地探測(cè),而是會(huì)使用一些無(wú)人探測(cè)器,或者用技術(shù)手段進(jìn)行遠(yuǎn)程探測(cè),那為什么人類(lèi)不使用這樣的方法去研究深海呢?其實(shí)這是因?yàn)榭萍妓降南拗啤?/span> 要遠(yuǎn)程控制無(wú)人探測(cè)器,我們必須通過(guò)某種信息載體和它建立通信,這樣才能對(duì)其下達(dá)指令,也能接收它傳回的探測(cè)數(shù)據(jù),同樣的,在進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)時(shí),我們也需要一個(gè)信號(hào)載體來(lái)獲取目標(biāo)的信息。 在太空探索領(lǐng)域,電磁波無(wú)疑是一個(gè)極為理想的信息載體,它的速度極快(光速),衰減小,傳播不依賴(lài)介質(zhì),并且頻率范圍大,傳輸信息的效率高,可以非常方便地建立起遠(yuǎn)距離通信,而通過(guò)接收從目標(biāo)物體發(fā)出或反射的電磁波信號(hào),我們也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)程探測(cè),
然而在深海中,電磁波卻完全派不上用場(chǎng),為什么呢?原因就是,海水對(duì)電磁波有極強(qiáng)的吸收和衰減作用,通常來(lái)講,我們常用的高頻電磁波,在海水中甚至連1米都傳播不了,而即使是頻率非常低的電磁波,最多也就能傳播幾百米,對(duì)于探測(cè)動(dòng)輒就是上千米的深海來(lái)講,這根本就不夠用。 既然電磁波不能用,那我們能找到其他的信息載體呢?就目前的情況來(lái)看,我們唯一的選擇就是:聲波。 聲波是一種機(jī)械波,它依靠介質(zhì)的振動(dòng)來(lái)傳播,由于水的密度遠(yuǎn)大于空氣,聲音在水中的傳播速度和距離都比在空氣中要好得多,所以我們就可以利用聲波在水下建立通信(水聲通信),或者進(jìn)行遠(yuǎn)程探測(cè)(聲吶探測(cè))。然而在實(shí)際應(yīng)用中,我們卻會(huì)遇到了一系列的難題。
比如說(shuō),聲波的速度實(shí)在太慢了,其在海水中的速度只有大約每秒1500米(遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法與電磁波的速度相比),這就意味著,海面上的母船與深海中的無(wú)人探測(cè)器之間的通信會(huì)存在著巨大的延遲,進(jìn)而使得我們對(duì)無(wú)人探測(cè)器進(jìn)行精確的實(shí)時(shí)操控成為不可能。 又比如說(shuō),海洋不是一個(gè)均勻的介質(zhì),不同深度、不同區(qū)域的海水,其溫度、鹽度和壓強(qiáng)等等條件都各不同,而聲波的傳播恰恰對(duì)這些條件非常敏感,這就導(dǎo)致聲波在海水中傳播的路徑不是一條直線(xiàn),而是會(huì)發(fā)生隨機(jī)的折射,從而讓我們很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)信號(hào)會(huì)如何到達(dá)接收點(diǎn),定位和通信的精度都很不理想。 另一方面,聲波在海水中傳播也是會(huì)衰減的,聲波的頻率越高,傳播的距離越遠(yuǎn),其衰減得就越嚴(yán)重,這導(dǎo)致可用信號(hào)帶寬極為有限,傳輸速率也低得可憐,在千米級(jí)的深海,聲波的數(shù)據(jù)傳輸速度甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如我們以前使用的電話(huà)撥號(hào)上網(wǎng),慢得讓人抓狂,還很不穩(wěn)定。 而在水下,聲波會(huì)從水面、海底、以及海洋中各式各樣的障礙物表面反射回來(lái),這些反射回來(lái)的聲波會(huì)跟直達(dá)的聲波混在一起,讓接收端很容易分不清哪個(gè)才是真正的信號(hào)。
除此之外,海洋中的背景噪聲也是一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題,風(fēng)浪、洋流、人類(lèi)的船舶、海洋生物、海底的地質(zhì)活動(dòng)……等等聲源,會(huì)大幅降低信號(hào)的信噪比,增加通信和探測(cè)的難度。 所以你看,我們想要研究深海,目前只能利用聲波,但利用聲波,卻又面臨著一系列的難題,每一個(gè)難題,都像一道枷鎖,牢牢地限制著我們探索深海的腳步。 因此可以說(shuō),我們?nèi)祟?lèi)之所以寧愿探索太空,也不去研究深海,其實(shí)并不是因?yàn)樯詈S卸嗫膳?,真正的原因其?shí)是科技水平的限制,使得我們沒(méi)有方法能夠?qū)ι詈_M(jìn)行大范圍、高精度、高效率的探測(cè)。 當(dāng)然了,這應(yīng)該只是暫時(shí)的,我們可以樂(lè)觀(guān)地認(rèn)為,隨著科技的進(jìn)步,在不太遙遠(yuǎn)的未來(lái),那些沉睡于深海的秘密終將被人類(lèi)一一揭開(kāi)。 |
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