海洋探測(cè)技術(shù)問題
人類用科學(xué)方法進(jìn)行海洋科學(xué)考察已有100余年的歷史,而大規(guī)模、系統(tǒng)地對(duì)世界海洋進(jìn)行考察則僅有30年左右。現(xiàn)代海洋探測(cè)著重于海洋資源的應(yīng)用和開發(fā),探測(cè)食油資源的儲(chǔ)量、分布和利用前景,監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境的變化過程及其規(guī)律。在海洋探測(cè)技術(shù)中,包括在海洋表面進(jìn)行調(diào)查的科學(xué)考察船、自動(dòng)浮標(biāo)站,在水下進(jìn)行探測(cè)的各種潛水器,以及在空中進(jìn)行監(jiān)測(cè)的飛機(jī)、衛(wèi)星等。
科學(xué)考察船
建造專用科學(xué)調(diào)查船始于1872年的英國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)。該船長(zhǎng)226英尺,排水量2300t,使用風(fēng)力和蒸汽作為動(dòng)力。從1872年起,歷經(jīng)4年時(shí)間環(huán)繞航行,觀測(cè)資料包括洋流、水溫、天氣、海水成分,發(fā)現(xiàn)了4700多種海洋生物,并首次從太平洋上撈取了錳結(jié)核。
1888~1920年,美國(guó)的“信天翁”號(hào)探測(cè)船測(cè)東太平洋。1927年德國(guó)的“流星”號(hào)探測(cè)船首次使用電子探測(cè)儀測(cè)量海洋深度,校正了“挑戰(zhàn)者”號(hào)繪制的不夠準(zhǔn)確的海底地形圖。
據(jù)統(tǒng)計(jì),70年代初全世界總共有科學(xué)考察船800多艘,10年后增加到1600艘,其中美國(guó)300多艘原蘇聯(lián)200多艘,日本180多艘。
日本海洋科學(xué)技術(shù)中心最近宣布,它們研制的無(wú)人駕駛深海巡航探測(cè)器"浦島"號(hào),在3000米深的海洋中行駛了3518米,創(chuàng)造了世界記錄。"浦島"號(hào)全長(zhǎng)9.7米、寬1.3米、高1.5米、重7.5噸,水中行駛速度為4節(jié),巡航速度為3節(jié),最大潛水深度是3500米,是這家海洋研究機(jī)構(gòu)的主要設(shè)備之一。"浦島"號(hào)上安裝著高精度的導(dǎo)航裝置及觀測(cè)儀器,使用鋰電池作動(dòng)力。這艘無(wú)人駕駛的深海探測(cè)器,使用無(wú)線通信手段向海面停泊的母船"橫須賀"號(hào)上傳送了用水中攝像機(jī)拍攝的深海彩色圖像。日本海洋科學(xué)技術(shù)中心認(rèn)為,這一裝置在世界上居領(lǐng)先地位。以這次航行試驗(yàn)成功為基礎(chǔ),海洋科學(xué)技術(shù)中心還計(jì)劃開發(fā)性能更高的無(wú)人駕駛深海探測(cè)器,并且使用燃料電池作動(dòng)力源。
海洋科學(xué)調(diào)查船擔(dān)負(fù)著調(diào)查海洋、研究海洋的責(zé)任,是利用和開發(fā)海洋資源的先鋒。它調(diào)查的主要內(nèi)容有海面與高空氣象、海洋水深與地貌、地球磁場(chǎng)、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源(石油、天然氣、礦藏等)、海水的化學(xué)成分、生物資源(水產(chǎn)品等)、海底地震等。其中極地考察和大洋調(diào)查等活動(dòng),為世界各國(guó)科學(xué)家所矚目。大型海洋調(diào)查船可對(duì)全球海洋進(jìn)行綜合調(diào)查,它的穩(wěn)性和適航性能好,能夠經(jīng)受住大風(fēng)大浪的襲擊。船上的機(jī)電設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、通訊系統(tǒng)等十分先進(jìn),燃料及各種生活用品的裝載量大,能夠長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)持在海上進(jìn)行調(diào)查研究。同時(shí),這類船還具有優(yōu)良的操縱性能和定位性能,以適應(yīng)各種海洋調(diào)查作業(yè)的需要。
海洋衛(wèi)星
衛(wèi)星技術(shù)在海洋開發(fā)中的應(yīng)用十分廣泛。海洋衛(wèi)星在幾百千米高空能對(duì)海洋里許多現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)。這是因?yàn)樗幸恍┨厥獾谋绢I(lǐng)。比如測(cè)量海水的溫度,用的就是遙感技術(shù)。當(dāng)太陽(yáng)發(fā)出的電磁波到達(dá)海面時(shí),能量的分布是不均勻的。利用遙感技術(shù)就可以幫助我們測(cè)量海面的溫度及其特征。數(shù)據(jù)經(jīng)電腦分析后,就可得到海面溫度的情況,最后打印成一張海面溫度分布圖。由于幾乎是同步觀測(cè)后得到的數(shù)據(jù),所以觀測(cè)結(jié)果很真實(shí)。
如果讓海洋衛(wèi)星來(lái)測(cè)量海浪的高度,就要用主動(dòng)遙感技術(shù)。它就好像照相機(jī)使用閃光燈一樣。雷達(dá)成像系統(tǒng)就是一種主動(dòng)微波遙感,它可以用來(lái)測(cè)量海浪的高度。它是利用海面"粗糙度"不同的原理來(lái)進(jìn)行的。光波射到海面,如果海面沒有浪,就會(huì)呈現(xiàn)海平如鏡的狀態(tài),即為光滑面。這時(shí),從衛(wèi)星上發(fā)出的雷達(dá)波就會(huì)產(chǎn)生鏡反射,雷達(dá)接收不到回波。如果海面有波浪,就會(huì)變得"粗糙",波浪越大,海面越"粗糙",這時(shí),雷達(dá)波就會(huì)向各個(gè)方向散射,產(chǎn)生漫反射,于是,雷達(dá)就會(huì)收到一部分回波。因此,波平如鏡的海面,在雷達(dá)正片上就顯得比較亮。根據(jù)回波信號(hào)的強(qiáng)弱以及雷達(dá)波的角度,通過電腦就可以算出海面的粗糙度,從而得知海浪的高度。
目前,海洋地質(zhì)調(diào)查和技術(shù)手段主要有:利用人造衛(wèi)星導(dǎo)航和全球定位系統(tǒng)(GPS),以及無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)確定調(diào)查船或觀測(cè)點(diǎn)在海上的位置;利用回聲測(cè)深儀,多波束回聲測(cè)深儀及旁測(cè)聲納測(cè)量水深和探測(cè)海底地形地貌;用拖網(wǎng)、抓斗、箱式采樣器、自返式抓斗、柱狀采樣器和鉆探等手段采取海底沉積物、巖石和錳結(jié)核等樣品;用淺地層剖面儀測(cè)海底未固結(jié)淺地層的分布、厚度和結(jié)構(gòu)特征。用地震、重力、磁力及地?zé)岬鹊厍蛭锢磙k法,探測(cè)海底各種地球物理場(chǎng)特征、地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源,有的還利用放射性探測(cè)技術(shù)探查海底砂礦。
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