声波|大海到底有多深?(把自然讲给你听)

海深测量经历了麻绳、钢琴丝、声波、遥感等工具或技术手段 , 测量效率和精度大大提高
古人说:恩重如山 , 情深似海 。 可古人并不知道海究竟有多深 。 古希腊人相信深海是没有底的 。 16世纪20年代 , 麦哲伦环球航行到了太平洋 , 用一根绳子系上炮弹壳丢到海里去量深度 , 结果根本够不着底 , 于是“证明”深海真是没有底的 。 其实是因为他的绳子太短:只有731米长 , 当然够不着海底 。
【声波|大海到底有多深?(把自然讲给你听)】真正的海深测量要等到19世纪 。 起先用的是特别长的麻绳 , 系上重物往海里抛 , 碰到海底以后收回来 , 绳子的长度就是水深 。 但是丢绳子测深的精度很成问题 , 海水在流、船身在动 , 几千米的海水里 , 绳子也绝不可能垂直 。 进一步的技术改进 , 是用钢琴丝代替麻绳 。 钢琴丝比绳子细得多 , 投放下沉也快得多 , 使得测量的效率和精度都提高了一个量级 。
但是科学技术发展到今天 , 主要靠的还不是改良 , 而是改换思路 。 20世纪初发明的声波测深 , 根本不用什么绳子 , 而是从船上向下发射声波 , 声波到达海底以后反射回来 , 再用测深仪接收 , 然后根据传播的时间计算出海底深度 。 声波很快 , 海水里的声速大约是每秒1500米 , 实测1万米的水深也用不了1分钟 。 因此 , 声波测深技术从根本上改进了水深测量的速度和精度 。
声波测深是在船上测的 , 而海洋实在太大 , 靠船只沿着航线测到的面积还是太小 。 从20世纪60年代以来 , 陆地制图已采用遥感技术从空中测量地形 , 现在海洋的大面积测深采用的也是“卫星测高”技术:从卫星用电磁波 , 通过雷达高度计测得海面高度再算出水深 , 这就大大提高了测量效率 。
有了先进技术 , 现在就可以回答海有多深的问题了 。 20世纪初 , 根据绳测数据得出世界大洋的平均深度在3800米上下 。 但是用绳子测量海底 , 只能得到点上的数据 , 把点连起来就算是地形 , 结果总以为海底地形是平缓的 。 随着技术的发展 , 人们发现海底地形起伏的幅度远大于陆地 , 深海水底有不少崎岖不平的地形 , 高度超过1000米的海山就有数万座 , 这么一来世界海洋的平均深度就得减少 。 根据现在的统计 , 世界海洋平均水深是3682米 , 笼统讲可以说是3700米 。
可见 , 海水确实很深 。 不过古人所说的“水深” , 并没有定量的意思 。 “桃花潭水深千尺 , 不及汪伦送我情” , 那是李白为了感谢主人热情招待而打的比方 , 其实桃花潭只有三五米深;曹操“东临碣石 , 以观沧海” , 很有气魄 , 但是这沧海指的是渤海 , 平均水深不到20米 , 比大洋差远了 。 当然 , 古人并不会深潜 , 面对汹涌海涛 , 猜想水深无底、海阔无涯 , 岂不是很自然的事?
(作者汪品先为海洋地质学家、中国科学院院士 , 人民日报采访人员刘诗瑶采访整理)
《人民日报》(2022年02月24日第14版)
责编:秦雅楠

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