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在海底装上“眼睛”——海底观测系统

2016-04-11 14:18:21 杭州在线

 新世纪伊始,一个新的科学热点正在出现:这就是海底观测系统。迄今为止,人类“入地”的能力仍然远逊于“上天”。海底是最贴近地球深部的去处,从海底“第三个平台”观测地球,将揭示地球系统“运作”之谜。其功能是把深海大洋置于人类的监测视域之内,以从根本上改变人类认识海洋的途径,开创海洋科学的新阶段。

 建设中的海底观测系统,是通向新突破的捷径,作为新开的领域,各国都处在起步阶段。中国,正经历着数百年不遇的良机。

 假如把地面与海面看作地球科学的第一个观测平台,把空中的遥测遥感看作第二个观测平台,那末新世纪在海底建立的,将是第三个观测平台。

 人类认识世界的过程,是一部不断扩展视野的历史。古人没有想到海洋有这么大,15世纪重新发现的“托勒密地图”上并没有太平洋,以为欧洲航海西行到亚洲并不遥远,否则哥伦布也许不敢冒这个险。当然更不会知道海底的地形起伏,会比陆地的高山深谷还大,这要等到20世纪中期,有了声波测深技术才能发现。现在我们知道,海水比河水多百万倍,海洋的平均水深3800米。隔了厚层的水,人类对深海海底的了解,还不如月亮和火星表面。而地球深处“地幔”里的水,又比地球表面的海水多许多倍。

 人类视域的突变发生在17世纪:用新发明的显微镜,看到了细胞,看到了微生物;用新发明的望远镜观察行星,提出了“日心说”,导致“哥白尼革命”。又一次突变发生在20世纪:航天技术使人类克服地球引力进入太空,第一次看到地球的全貌,开始将地球看作一个整体,将地球上种种现象连结为“牵一发动全身”的系统,导致地球系统科学的产生,被喻为”第二次哥白尼革命”。

 这次“革命”对地球科学的影响最大,尤其是浩瀚的大洋。人类对海洋的认识,大都是19世纪晚期以来通过航海从船上取得,这种星星点点、断断续续的观测,带来了许多错觉和误会。直到二十世纪早期,测量海底地形的办法还是用绳子系上重锤抛到海底,用绳子的长度测算水深,如此得来的测点寥若晨星,绘在图上当然只能说明海底平坦,地形单调。再如船上用温度计测量海水表层,只能测了上一点再测下一点,永远也画不出一张同时的海洋温度图来。20世纪出现的遥测遥感技术从卫星获取地球信息,开辟了全新的对地观测系统,能够获取全球性的和动态性的图景。同时得到的不仅有海水表面的温度、风场、海流和波浪,而且有生产力、污染以至浅海地形等各方面的信息。

 但是遥感技术的主要观测对象在于地面与海面,缺乏深入穿透的能力。隔了千百米厚的水层,遥感技术难以达到大洋海底。现在要问:能不能换一个视角,不要老是从海面看海底?可不可以从海底看海面,把观测平台放到海底去?新世纪伊始,一个新的热点正在出现:这就是海底观测系统。

 海底的观测平台的功能是把深海大洋置于人类的监测视域之内,结果将从根本上改变人类认识海洋的途径,开创海洋科学的新阶段。

 海底观测系统,是将观测仪器放在海底,通过有线和无线网络向各个观测点供应能量、收集信息,从而实现全天候、长期、连续的自动观测。海底观测系统可提供多要素、多学科的长期、综合、实时观测,观测范围包括海底地壳深部、海底表面、海水水体及海面,观测内容涉及物理、化学、地质、生物等学科参数及其相互关系。

 海底观测系统可应用于包括基础科学研究、资源与能源、勘探开发利用、灾害与环境保护、航海方面研究,满足国家海洋安全最基本的海底、水体和海面各种要素的需求,改变中国在这一高端领域基本处于空白的状态。

 1.请简要概括建设海底观测平台的意义。(4分)

 2.综观全文,人类对海洋的认识经历了哪几个阶段?(5分)

 3.根据文义,你认为建设地球系统的第三个观测平台,能否导致地球系统新科学的产生,从而带来“第三次哥白尼革命”。(6分)

 1.参考答案:将深海大洋置于在类的监测视域之内,将从根本上改变人类认识海洋的途径,开创海洋科学的新阶段;海底观测平台是地球系统的第三个平台,使人们换一个角度观察地球。(每一点2分)

 2.参考答案:第一阶段:人类对海洋的认识主要通过航海从船上获得;第二阶段:人类通过简单的工具测量海洋;第三阶段:遥感遥测技术出现后,人类从卫星获取地球信息,加强了对海洋的认识。第四阶段:海底观测系统的建成,人们可以从海底看海面。

 3.答案示例:能导致地球系统新科学的产生,从而带来“第三次哥白尼革命”。因为长期以来,人们不断探求海洋的秘密,已经对海洋有了较深的认识,特别是20世纪出现遥测遥感技术从卫星获取地球信息后,人们不仅能探测到海水表面的温度、风场、海流和波浪,而且能了解海洋的生产力、污染以至浅海地形等各方面的信息。另外,人类有“上天”探求月球的本领,就应该有“入地”观测地球的能力,因为,相对而言,“入地”不比“上天”难。