《趣味物理學(xué)》在線閱讀——第10章 聲音和聽覺(jué)(5)

10.5　從海底來(lái)的回聲

　　人們有很長(zhǎng)的一段時(shí)間，沒(méi)有從回聲身上得到一點(diǎn)好處，后來(lái)才想出一個(gè)方法，利用它來(lái)測(cè)量海洋的深度。這件發(fā)明是偶然得到的。1912年，一只很大的郵船“泰坦尼克”號(hào)跟冰山相撞沉沒(méi)了，幾乎全部乘客遭了難。為了保證航行的安全，人們想在濃霧里或者夜里行船的時(shí)候，利用回聲來(lái)發(fā)現(xiàn)前進(jìn)路上有沒(méi)有冰山。這個(gè)方法實(shí)際上并沒(méi)有成功，但是引出了另外一個(gè)想法：利用聲音從海底的反射來(lái)測(cè)量海洋的深度。這個(gè)想法已經(jīng)得到了成功。

　　圖145是這種裝置的簡(jiǎn)圖。在船的一側(cè)的底艙里靠近船底的地方有一個(gè)彈藥包，在燃燒的時(shí)候發(fā)生激烈的聲音。這聲波穿過(guò)水層到了海底，反射以后的回聲折回到水面上來(lái)，由裝在艙底的靈敏的儀器接受下來(lái)。一只準(zhǔn)確的時(shí)計(jì)量出了發(fā)出聲音和回聲到達(dá)相隔的時(shí)間。我們已經(jīng)知道了聲音在水里的速度，就很容易算出反射面的距離，換句話說(shuō)，就是測(cè)出了海洋的深度。

　　這種測(cè)量海洋深度的裝置叫做回聲測(cè)深器，在測(cè)量海洋深度的工作上起著極大的作用。應(yīng)用從前的測(cè)深器，只能在船只不動(dòng)的時(shí)候測(cè)量，而且要花許多時(shí)間。那系測(cè)錘的繩要從它纏繞著的輪盤垂下去，而且垂下得相當(dāng)慢（每分鐘約150米）；把它從海底提出也是這么慢。因此，要測(cè)量3公里的深度，用這個(gè)方法就得花3刻鐘。如果采用回聲測(cè)深器，那同樣的測(cè)深工作只要幾秒鐘就完事了，而且測(cè)量的時(shí)候輪船仍舊可以照舊行駛，所得到的結(jié)果也比用測(cè)錘的方法可靠得多，精確得多。最新的測(cè)深工作所得到的誤差不超過(guò)四分之一米（這時(shí)候時(shí)間的測(cè)量要精確到誤差不超過(guò)3000分之一秒）。

　　如果說(shuō)深海的深度的精確測(cè)量對(duì)于海洋學(xué)有重大意義，那么，在淺水的地方進(jìn)行又快又精確可靠的測(cè)探工作，是對(duì)于航海有真正的幫助的，這可以保證航行安全：由于回聲測(cè)深器的幫助，使得船只能夠大膽而且很快地向岸靠近。

　　在現(xiàn)代的回聲測(cè)深器里，已經(jīng)不是用一般的聲音，而是用非常強(qiáng)的“超聲波”，是人的耳朵聽不到的聲音，它的頻率大約每秒幾百萬(wàn)次。這樣的聲音是從放在很快交變的電場(chǎng)里的石英片（壓電石英）振動(dòng)產(chǎn)生的。

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