莫里斯·尤困的救命金屬球

焦述銘

在二戰后期，美國飛行員在海上飛行時都會攜帶一些小金屬球，如果飛機不幸被擊落而跳傘，落到大海上，穿著救生衣無助地漂蕩，就要在海里扔一顆金屬球。這些美國大兵不明白為什么要這么做。日本、德國軍方得到這些小球后，切開一看，里面除了空氣什么也沒有，也不知道這些“秘密武器”是干什么的。

這個“秘密武器”就是莫里斯·尤因的救命球。他曾經擔任美國地球物理學會主席和美國地震學會主席，在地震波、海底地形、地球板塊構造等很多研究領域都卓有成就。1953年，他與另外一位科學家一起發現了大西洋裂谷，還曾創立了世界一流的海底研究所——拉蒙特地質所。

讓軸心國心慌不已的小金屬球其實是幫同盟國將士通知組織“我落水啦”的信使——它們會在海洋水體中的“SOFAR聲道”發生爆炸，傳出飛行員遇險的信號。

由于太陽光只能照射到海洋表面，海水的溫度會隨著深度的增加而降低，大多數海洋生物都生活在靠近海洋表面的海水中。而海洋中水的壓強隨著深度的增加變得越來越大。隨著溫度和壓強的不同，聲音在海水中的傳播速度也會有變化。溫度越高、壓強越大，聲音傳播的速度就越快。海洋表面溫度很高，聲音的傳播速度很快；在海底深處，水的壓強很大，聲音傳播的速度也很快。但是在水下600米至1200米之間的這段“高不成，低不就”的深度，水的溫度不算高，壓強也不算大，聲音在這一深度的水中傳播速度比淺海和深海都要低。尤因發現了這一現象，將該區域稱為“SOFAR聲道”。

聲音在不同傳播速度的水層之間傳播時，會改變傳播的方向，發生反射，所以，在SOFAR聲道內出現的聲波可以被“困”在這一深度，而不傳遞到其他深度。這一水層像一個通道一樣集中了聲道內產生的聲音，同時隔離了其他水域的聲音，保證了通道內的聲音不受干擾，使聲音可以傳播到數千米以外甚至更遠。當聲音在其他深度都已經聽不到的時候，在600米至1200米深度依然存在。

飛行員身上的那些金屬小球內部充滿空氣，被扔到海里后，不斷下沉，海水對金屬球外表面的壓力越來越大，金屬球開始變形、破裂，最后炸開，發出巨大的響聲。尤因設計的金屬球經過精密的計算，剛好在下沉到600米～1200米的深度時炸開。爆炸產生的聲音在SOFAR聲道里傳播。美國軍方在這一深度的海洋中大量安裝聲音探測器，當接收到小球爆炸的聲音后就可以判斷飛行員落水的時間和地點，并展開救援。

人類在20世紀40年代才發現SOFAR聲道現象，而鯨早就知道了這個秘密，座頭鯨經常會游到這一深度，發出聲音和幾千米以外的同伴遠距離交流。

在二戰結束后的幾十年間，美國海軍建立了用于跟蹤潛在敵人的艦船和潛水艇的全球系統SOSUS，用大約300000海里長的海底電纜與海岸站相連接，目前已形成一個龐大的水下傳聲器網絡，這一系統依據的也是尤因發現的SOFAR聲道。endprint