水下考古——與千年海底文明的溫柔對(duì)話

“從魚到人”的研究解釋了長(zhǎng)期以來有關(guān)人類起源的爭(zhēng)論，而長(zhǎng)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。

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)。

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(zhǎng)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。

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(guó)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(guó)的水下考古事業(yè)蓬勃發(fā)展。

在國(guó)外，中國(guó)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(guó)內(nèi)，2022年6月，“長(zhǎng)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(guó)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。

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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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