文/记者 何琳

　　“如果地球上没有一滴水，没有一口新鲜空气，再多的钱又有什么用?”这是正在热映的电影《美人鱼》里的一句台词，将个人的小情小爱放到社会环保的大背景下，“爱变得无敌”。在这电影主题的阔大化过程中，美人鱼无疑是主角，但是否有细心的观众会发现，还有一个东西，也是起到了关键作用。没有它，电影剧情根本就发展不下去。

　　是的，没错，就是它——声呐。没有它，人鱼种族不会被驱赶到那一艘废弃之船里，不会有美人鱼复仇的故事，也就不会有接下来的爱情故事。今日，我们就来聊一聊这个让人鱼恐惧、破坏海洋生态的声呐。有人不禁会问，这声呐，真有那么厉害?

　　要想看懂《美人鱼》，声呐结构先知晓

　　中国工程院院士、水生工程专家、我国潜艇声呐的奠基人宫先仪介绍道：“声呐，全称‘声音导航与测距’，是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通信任务的电子设备，也是水声学中应用最广泛、最重要的装置。它能够向水中发射声波，由于这种声波的频率较高，可以形成较强指向性。”

　　声呐装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成。换能器又是声呐中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途：一是在水下发射声波，称为“发射换能器”，相当于空气中的扬声器;二是在水下接收声波，称为“接收换能器”，相当于空气中的传声器(俗称“麦克风”或“话筒”)。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波，专门用于接收的换能器又称为“水听器”。

　　北京海洋声学装备工程研究中心主任朱敏介绍：“声呐最初是指军事上用于探测以潜艇为主的水中目标的主动或被动探测声呐，目前大家把水中的各类利用声波的设备都称为声呐，它们的功能包括探测潜艇等水中目标的方位、速度，探测海底地貌以分辨海底水雷、沉船、飞机残骸、礁石、海底裂隙等，测量海底地形以绘制海底三维地图，探测海底以下几十米到一两百米深度的地层以分辨地层构造、矿物分布、地下管道等，测量海水流速分布，测量水下各种运动平台的运动速度，测量水下平台的位置，用声波在水中传递信息，用声波实现多个水下平台的组网等。基本上声波在水中的地位相当于电磁波在空气中的作用，在水下作业是离不开声学设备的支持的。”

　　要想钓到“美人鱼”，声呐原理要明白

　　在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。声呐就是用换能器发出声波，声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。同时，声呐的接收设备接到这些包含丰富内容的信息后经过数据处理，再与数据库里面的数据比照，还能判断照射的物体是什么，甚至能判别其航速、航向。

　　声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波( 下称“回声”)音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低，说明目标远离声呐。

　　由此可见，如果海洋里真有一条美人鱼的话，利用声呐工作原理，就能探测到她的距离、方向，然后神不知鬼不觉地收入怀中。当然前提是真的有美人鱼的话!

　　《美人鱼》里的声呐，真的如此彪悍?

　　看电影《美人鱼》，一个日本女人用一条小鱼做测验。鱼儿在声呐的震动下，瞬间器官破裂，分崩离析，那场面怎一个血腥了得。走笔至此，不免有人会问，这声呐既然如此彪悍，那它对环境的伤害不是秒秒钟的事情吗?

　　对此，朱敏主任为我们释了疑：“用声波杀伤小鱼这在现实中可以做到，因为在一个小的体积内，用高功率的声波信号持续工作，会产生局部很高的声强，这也是我们用超声波进行清洗、粉碎的原理。但在开阔水体中就完全不是这么回事了，因为声波会在海中扩散开来，声波的能量密度会随与声源距离的平方下降，一定距离之外就是安全区域了。”

　　很多人看了《美人鱼》，似乎对声呐产生了恐惧。富商刘轩亲身体验声呐的威力那一幕，想必大家印象深刻。于是很多人纷纷提问，这声呐是不是太过彪悍了点?

　　“电影中的声呐，是超大功率的次声波声呐，其威力达到武器级别。某些频率的次声波和人体器官固有频率相近，会产生共振。次声波与人体器官的共振，会导致器官变形、移位、甚至破裂，危险时可致人死亡。”面对这个回答，朱敏告诉我们：“声呐的工作频率一般从百赫兹到十几兆赫兹，包括声波和超声波，但不包括次声波。然而，高强度的声波也会造成人的不适。目前还不存在次声波武器，原因是很难产生高能量的次声波，而且军事效果又很差。”

声纳利用换能器发出声波，当遇到潜艇、水雷、鱼群等目标时，就会被反射回来被声呐接收，以确定目标的距离

　　声呐对海洋环境有何影响?

　　利用声呐，人类可以探测出潜艇的方位和距离，因为超声波碰到杂质或介质分界面时有显著的反射，所以可以用来探测工件内部的缺陷。超声探伤的优点是不伤损工件，可以探测大型工件，如用于探测万吨水压机的主轴和横梁等。

　　超声波声呐投放于海洋，起到检测作用，杀伤力并不大。然而，有人也质疑，声呐的存在是否也直接影响了一些靠声波辨别方向的海洋生物，如曾经出现过一系列因为被声呐干扰方向感错乱， 大群抹香鲸搁浅海滩的事件。

　　面对这个疑问，朱敏给了我们详细的解答：“关于鲸鱼搁浅的原因有多种解释，声呐的影响是其中一种，从理论上分析，高强度的声波确实会损伤生物的听觉器官。因此现代的高功率低频声呐都有一个防止伤害海洋生物(主要是鲸类)的设计，就是在刚开始工作的时候先用较小功率发射，生物在感觉到不适的时候就会远离，然后声呐再高功率发射的时候就不会伤害海洋生物。”■