“從魚到人”的研究解釋了長期以來有關(guān)人類起源的爭論,而長久以來,人類也總是在探索浩瀚神秘的生命起源——海洋的過程中不斷向前。然而,看似風(fēng)平浪靜,讓人心馳神往的海面,也可能隨時(shí)帶來洶涌的波濤奪走人類的生命。那么,面對(duì)捉摸不定的海洋,人類又將如何在海洋中進(jìn)行考古研究呢?
從古至今,水下考古所為何?
先秦時(shí)期,嶺南住民就開始在南海海域及太平洋沿海進(jìn)行商貿(mào)活動(dòng)。 經(jīng)過秦漢、隋唐、兩宋以及元代的發(fā)展,到明朝鄭和下西洋時(shí),“海上絲綢之路”已發(fā)展至極盛。
然而,眾所周知,海上的狂風(fēng)巨浪有可能會(huì)對(duì)航海船只帶來滅頂之災(zāi),現(xiàn)代船只遇到風(fēng)浪尚且需要采取避風(fēng)措施,更不用說古代船只。因此,歷經(jīng)千年,這條航道上沉沒的船只自然也不計(jì)其數(shù)。
這些沉船多是商船,商船運(yùn)載的瓷器等貨物通常代表了當(dāng)時(shí)較高的工藝技術(shù)水平。進(jìn)行水下考古的重要原因之一,就是為了讓這些曾經(jīng)淹沒在海底的精美工藝品重見天日。此外,水下考古還可以增進(jìn)對(duì)古代造船、航海等技術(shù)以及海上交通、商貿(mào)活動(dòng)等方面的了解。
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圖源:Rob Schouten,Unsplash
工欲善其事,必先利其器
俗話說“工欲善其事,必先利其器”,開展水下考古當(dāng)然也需要進(jìn)行一系列的技術(shù)和裝備準(zhǔn)備。
除了潛水員的培訓(xùn)、潛水設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)之外,如何了解水下情況、精準(zhǔn)尋找考古地點(diǎn)也是水下考古工作中極為重要的一環(huán)。 事實(shí)上,這些在水下充當(dāng)我們“耳目”的設(shè)備,如多波束聲吶、淺地層剖面儀、側(cè)掃聲吶、水下機(jī)器人(Remote Operated Vehicle , ROV)等,多是應(yīng)用聲學(xué)方法進(jìn)行水下的探測(cè)活動(dòng)。
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波束聲吶、淺地層剖面儀、側(cè)掃聲吶、水下機(jī)器人(ROV)
(圖片來源:1、2青島水德,3、4搜狐)
這里可能就有疑問了——為什么一定要用聲學(xué)方法來探測(cè)呢?使用其他方法,比如放一個(gè)攝像機(jī)到水下,直接看視頻畫面或者拍照是否會(huì)更加直觀呢?說到這個(gè)問題,便涉及一個(gè)現(xiàn)象,那就是電磁波在水中的衰減是相當(dāng)大的,這就同時(shí)解釋了多個(gè)問題:
1. 光的本質(zhì)是一定波長范圍內(nèi)的電磁波。由于陽光無法深入水下,在通常情況下,海底是相當(dāng)暗的,大概幾十米以下的能見度就非常低了。正因如此,即便是開啟照明設(shè)備、拍攝有關(guān)海底的視頻或圖像,所能覆蓋的范圍也很小,因此,水下考古工作通常是在大范圍探測(cè)完成后,在已通過聲學(xué)方法了解水下基本情況、并定位到較為準(zhǔn)確的考古地點(diǎn)的情況下,再進(jìn)行近距離、小范圍的攝像或拍照作業(yè)。
2. 依靠電磁波的通信手段在水下考古的性能并不優(yōu)秀,因此水下通信和數(shù)據(jù)傳輸一般會(huì)采取有線方法,或是依靠聲波進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。
通常情況下,水下機(jī)器人大多裝配有攝像設(shè)備,可以進(jìn)行水下攝像。
從回聲定位到水下考古
上文中我們提到了多波束聲吶、淺地層剖面儀和側(cè)掃聲吶等設(shè)備,那么,這些設(shè)備在水下環(huán)境中具體是如何進(jìn)行工作的呢?
先舉個(gè)小例子。 我們都知道蝙蝠、海豚等動(dòng)物具有回聲定位的能力,可以發(fā)射聲波,聲波經(jīng)過空氣或水到達(dá)障礙物體表面并反射,這些動(dòng)物們接收并分析反射的聲波后,就可以得知前方障礙物體的距離、大小和形狀等信息。
而水下考古所使用的這些聲吶設(shè)備的工作原理,與動(dòng)物的回聲定位有一定的共通之處,即也是通過向水底發(fā)射聲波,并接收回波,而后對(duì)回波進(jìn)行分析處理,進(jìn)而得到我們需要的結(jié)果。
不過,不同設(shè)備的分析過程和結(jié)果存在區(qū)別,比如淺地層剖面儀得到是海底地層的地質(zhì)信息,側(cè)掃聲吶得到的則是海底的地貌信息。
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多波束聲吶、側(cè)掃聲吶、淺地層剖面儀處理結(jié)果圖
圖片來源:1.藍(lán)創(chuàng)海洋2.中國勘測(cè)聯(lián)合網(wǎng)3.北京泰富坤
蓬勃發(fā)展
借助這些聲學(xué)設(shè)備,近年來,我國的水下考古事業(yè)蓬勃發(fā)展。
在國外,中國科學(xué)院聲學(xué)研究所東海研究站與斯里蘭卡開展合作,在斯方海域開展了多期海上考察和沉船探測(cè),發(fā)現(xiàn)沉船一艘; 在國內(nèi),2022年6月,“長江口二號(hào)”古船整體遷移預(yù)處理階段工作完成,精確定位了古船邊界和埋深,提取出水了船舵(舵桿和舵柄)、鐵錨、纜繩、建筑材料、紫砂壺等散落文物。
相信在未來,依賴科研人員的不懈努力,借助先進(jìn)的各類設(shè)備,我國的水下考古事業(yè)將不斷開辟新的領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)新的跨越。
一起來關(guān)注未來24小時(shí)海況預(yù)報(bào)~
浙江海洋預(yù)報(bào)
3月24日20:00-3月25日20:00
浙江海域海浪大面預(yù)報(bào)
今天夜間,大面海域是0.8到1.4米的輕到中浪。到了明天下午,杭州灣將會(huì)增大到0.5到1米的輕浪,浙北、浙中和浙南三個(gè)海域?qū)?huì)增大到 1.2到1.8米的輕到中浪。
浙江所屬海域的風(fēng)浪稍大,小型船只出海請(qǐng)注意安全。
濱海旅游區(qū)預(yù)報(bào)
明天,六個(gè)濱海旅游區(qū)都較適宜大家海上垂釣和游覽。
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