在陆地上,我们用眼睛看路;可一到水里,情况就全变了。海水并不透明,稍微深一点,阳光就照不进去,伸手不见五指;更麻烦的是,无线电波在水里也传不远,雷达那一套在水下基本失灵。那潜艇、军舰在水下怎么知道前面有没有暗礁、附近有没有别的船?答案,是给船装上一对"耳朵"——声呐。
声呐这个名字,来自英文"声音导航与测距"(SONAR)的缩写,说白了,就是"用声音去探路和测距离"。它的道理,和我们站在山谷里喊一声、听回声判断距离差不多。声音在水里传得又远又稳,而且速度比在空气中快大约四倍——大概每秒一千五百米,是空气中速度的四倍多。所以,用水里的声音当"探路工具",再合适不过。
声呐主要分两种。一种是"主动声呐":它自己"乒"地发出一束声音脉冲(就像大喊一声),然后竖起耳朵听回声。声音碰到前面的潜艇、鱼群或海底,会弹回来,根据回声回来的时间和方向,就能算出目标离自己多远、在什么方位。另一种是"被动声呐":它自己不发声,只安静地听——听远处螺旋桨的嗡嗡声、发动机的低鸣,靠这些"动静"来判断周围有没有别的船。潜艇特别喜欢用被动声呐,因为自己不发声,就不容易暴露。
你可能会问:水下黑漆漆的,声呐真能分得清吗?能。不同的东西,回声"长相"不一样:一艘大船的回声厚实,一小群鱼的回声细碎,海底的回声则又平又远。训练有素的操作员,能从一片"哗哗"的水声里,听出哪儿是暗礁、哪儿是同伴、哪儿可能是对手。这就像在黑屋子里,闭着眼靠回声也能摸出房间的样子。
声呐在战争里立过大功。二战时,为了对付神出鬼没的潜艇,各国大量使用声呐搜索水下目标,许多反潜战都靠它发现敌踪。和平年代,声呐也很有用:科考船用它绘制海底地图、寻找沉船,渔船用它探测鱼群,就连大型轮船也用声呐避开浅滩和障碍物。
说到这儿,有个好玩的事:人类发明的声呐,其实大自然早就用上了。鲸鱼、海豚这些海洋哺乳动物,天生就会"回声定位"——它们发出叫声,再听回声,在黑沉沉的深海里找食物、认路、和朋友聊天。在这个意义上,声呐不是凭空冒出来的黑科技,而是人类向海洋里的聪明家伙们学来的一招。
冷知识
声音在水里不仅传得比空气中快四倍左右,还能传得非常远——在大西洋深处,一次水下爆炸的声音,理论上能绕地球大半圈才慢慢消失。所以,海洋其实是一个"很吵"的世界,只是我们听不见罢了。