正文 利用回聲測距離(1 / 2)

1912年4月,英國“泰坦尼克號”大郵輪載著2000多名旅客,航行在大西洋海麵上。當它行駛到距紐芬蘭島約136千米時,不幸與一座堅硬的冰山相撞而沉沒,船上1700人因此葬身魚腹。這一空前海難的發生,向科學界提出了一個嚴峻的課題:在煙波浩渺的海洋裏,航行的船隻有沒有辦法及早發現航道上的冰山或暗礁,而避免此類悲劇的重演呢?

早在1804年,俄國科學家捷哈魯夫曾做過一次有趣的實驗:他乘坐一個大氣球上升到高空中,然後對著地麵大聲呼喊,結果10秒鍾後他聽到了來自地麵的回聲。由於聲波在空氣中的速度為每秒鍾340米,聲波一來一回共用了10秒鍾的時間,由此他推算出氣球距離地麵的高度為1700米。

捷哈魯夫的實驗給了人們以啟示,利用物體發出聲波的回聲,可以探索障礙物的存在;同時由接收到回聲時間的長短,還能判斷出物體距離目標的遠近。根據這個原理,科學家研製出了船用“回聲測位儀”。這種儀器的主要部分是一個類似“嘴巴”的聲波發射器,不斷定時地向外發出聲波;同時有兩個類似“耳朵”的聽音器,用來接收從障礙物反射回來的聲波,並辨別回聲傳來的方向;另外它還有一個專門記錄聲波從發出到接收到回聲所用時間的裝置,這種裝置能自動地將上述時間轉化為裏程,使操作者可以直接從指示器上讀出船隻到目標之間的距離。船隻安裝上這種回聲測位儀後,即使在雲霧漫漫或茫茫黑夜中航行,也能及時發現前方的冰山或暗礁,並能正確判斷出它們所在的位置,從而保證了船隻行駛的安全。

利用回聲測距的原理,人們還製成了海洋“回聲測深儀”,用來測量海底的深度。古時候人們測量海深是個很麻煩的事,他們需用一根很長的繩索,下麵墜上很重的鉛錘,然後把它們投入海中。當鉛錘到達海底後,再把繩索從水中慢慢拉出來,丈量出它的長度。由於海水的流動,繩索在水下很難保持垂直,加上測量時必須停船,所以這種測量海深的方法既費時又不準確。特別是在深海測量時,因繩索放得很長,繩索本身有時比鉛錘還要重。這時測量的人感覺不出鉛錘何時到達海底,因此就無法準確測量出海有多深了。有了回聲測深儀,這個問題便輕而易舉地被解決了。回聲測深儀的構造同回聲測位儀差不多,它安裝在船隻的底部,通過測量聲波到海底來回所用的時間來推算海底的深度。用回聲測深儀進行測量非常簡單,過去用古老的方法測量幾千米的海底,需要幾個小時,而現在隻需幾秒鍾就行了。另外,由於船隻安裝上回聲測深儀後可以一邊航行,一邊測量,所以現在它還廣泛用來探測海底魚群所在的位置和深度,這就大大提高了漁業上捕撈的效率和產量。