科普-中华学生百科全书-第257章
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遥感器；以电磁波来区分目标的，称为光电遥感器。
那么遥感器又是靠什么来探测目标的呢？对于微波、红外、可见光的遥
感器来说，它们是凭借物体反射和发射的各种电磁波（光也是一种电磁波）
来探测目标的。电磁波是自然界存在的一种物质，是由物质内部电子强烈运
动而产生的。任何温度高于绝对零度（…273℃）的物质，其内部都存在着电
子，而且其内部的电子在运动着，因而该物质都要发射电磁波。
物体温度不同，发射电磁波这种能量的本领也不一样。物体温度越低，
发射电磁波的能量越弱，电磁波的波长越长；物体温度高，并且发射的能量
多，电磁波的波长就越短。另外，物体的化学成分和物理构造不同，反射电
磁波的本领也不一样。
物质物体反射和辐射不同电磁波的本领，叫做目标特征信息，它是识别
有用目标的重要依据。收集和研究物体反射和辐射电磁波随时间、地点和季
节变化，以及电磁波在大气中传播的规律，是遥感技术的一项重要内容。
通过前面的叙述，我们大体上了解了什么是遥感及其相关的知识。现在
让我们看一下“千里眼”是如何扫描万里海区的。
我们已经知道，卫星和飞机对海洋的遥测是通过安装在卫星或飞机上的
遥感器来实现的。
一方面，卫星和飞机上的遥感器主动地向海洋发射能量，辐射电磁波，
然后再通过遥感器内部的装置来接收这些目标反射回波，进行处理之后成像
或非成像显示，传向地面。
卫星和飞机遥感仪器经过不断完善，已经历了三代技术更新。第一代是
可见光遥感仪器，如光导摄像机等。这种遥感仪器只能在白天工作，黑夜就
变成了瞎子。第二代技术产品是红外线遥感仪器。这种遥感仪器可以使卫星
实现昼夜观测，但每当天空阴云密布或雨雪交加时，红外遥感仪就会受到干
扰。第三代是微波遥感仪，这是新一代的“全天候”遥感仪器。微波是介于
红外波段和无线电波段的电磁波，它不仅可以昼夜工作，而且具有一定的穿
透云层、雨雪和地面植被的能力。目前海洋卫星上试用的遥感仪基本上都是
微波遥感仪。
已经试验使用过的海洋遥感仪器有海洋水色扫描仪、海水温度扫描仪、
机载激光测深仪、图像自动传统系统、高级光导照相机、多光谱海洋环境监
测扫描仪等。
海洋卫星的观测本领极高，可以直接对海面温度变化、海冰分布、海上
灾害、天气和海况进行有效的监测，其中对海洋上台风的生成和活动的监测
效果尤为显著。卫星借助遥感器可以精确测量海面的变化、海面起伏和海浪
高度，还可以测出海水表层的流速，可以测量海面风速、海面水温以及海水
和大气中的水汽含量等。海洋卫星所获取的信息量之大是极惊人的，它一天
所获得的海洋情报，相当于 2 万份船舶观测资料。
另一方面，卫星和飞机上的遥感器还可以定时地接收放在海洋里的锚系
浮标和漂流浮标所探测到的信息。锚系浮标基本上是位置固定的浮标，大致
有 12 米和 10 米直径的钢质饼型浮标、6 米铝质船型浮标、3 米直径铝质饼浮
标等几种规格。锚系浮标的观测项目和搜集信息的范围有风、气压、气箱、
海面温度等。这些浮标的标体都载有太阳能供电系统。浮标上装置着单根长
索，长索上悬挂着许多小型紧固的传感器。这些传感器的可靠性都很好。
锚系浮标中的信息接收机可以接收海水中的传感器所搜集的信息，卫星
或飞机遥感器会定时地接收这些信息，进行处理。现在世界上已有两颗极地
轨道卫星专门来负责接收这些海上指定点的信息情况。这种卫星每 105 分钟
就绕地球一周，轨道高度约 900 千米，能够覆盖全球范围的海域。
漂流浮标主要用于监测飓风和热带气旋、海啸等。除此之外，对海浪、
海温、潮汐、海冰、极冰、赤潮等也都有良好的观测作用。这种浮标重在流
动性，可以在船上或飞机上投放，其工作原理和锚系浮标基本类似。
卫星、飞机遥感器主要是通过上述两方面的渠道来时刻监视海洋的。它
们宛如无数只“千里眼”，时刻不停地洞察、扫描着这无垠的海洋，探测着
这万里海区的最新“敌情”……
水下照相
现在让我们把历史的聚光灯扫向 130 多年前。那时，有一位叫汤姆森的
英国人对摄影着了迷，拍摄了大量的照片。后来，他对水下世界也逐渐感兴
趣起来。于是他经常拿着照相机在海滩上游玩，或驾着小船在大海中飘荡。
有一天，他忽然灵机一动，用他的普通照相机摄下了第一张水下照片。从此，
水下摄影成了此后很多人所追求的事业。后来，一位法国潜水员路易·布当
又迷上了水下摄影，并对水下摄影做出了卓越的贡献。这位潜水员花了 8 年
时间，研制出当时世界上第一架水下摄影机。这架摄影机从外观上看，既大
又笨重；摄影机外面罩着一个金属箱作防水外套；前边镶嵌着一块玻璃，镜
头可以通过这里摄影。防水金属箱的里面是一个 9×12 厘米的普通玻璃底板
摄影机。这个法国人身穿潜水服，潜入 水中进行摄影。当时还没有研制出摄
影用的防水表，所以在水下不能掌握准确的曝光时间，还必须在这架摄影机
上系上一条绳子，由水面上的人拉动作为信号来确定曝光时间。这位法国人
就是用这架原始的水下摄影机，拍摄了大量的海蟹、游鱼等多种海洋生物的
照片。但是，由于当时还没有研制出水下摄影用的闪光灯，这些摄影只能安
排在天气晴朗而且较浅的海区进行，只有这样才能保证照相需要的足够的光
线。这样一来，照相的时间和海域都受到了很大限制，为水下照相带来了极
大的不便。这个法国人又经过了不断的实验，终于制造出一种水下闪光灯。
这种水下闪光灯其实就是一个大玻璃球。球里面放上一盏酒精灯和一些镁
粉。大家知道，镁粉遇热燃烧会发出明亮的光来。下水前，只需把酒精灯点
燃，这样酒精灯就会诱燃镁粉发出阵阵明亮的光来，就可以进行水下摄影了。
这个玻璃球和水面上充满空气的大酒桶相连接，可以保证有充分的氧气燃
烧，因而球里面的灯火也就不会窒熄了。遗憾的是，这种水下闪光灯经常发
生爆炸，有时也会伤害一些摄影人员，所以这种方法很快就不使用了。这位
法国人布当仍然继续进行水下摄影照明的研究。最后，他终于制造出一种防
水的弧光灯。用这种弧光灯进行水下摄影，可以在 50 米的海洋深处拍到效果
非常好的照片。这位法国人还专门写了一本介绍水下摄影的专著，为后人留
下了宝贵的资料。
继法国人布当之后，进一步发展水下摄影事业的是美国人列·普里也尔，
他为水下摄影机设计了一个不锈钢的外壳，胶片装在一个发条机构上，潜水
时使用这样的摄影机，一次可以连续拍摄 35～36 个镜头。美国电气工程师德
米特里·列比科夫，又研制出一种水下自动摄影机。这种摄影机的外壳像一
个鱼雷，是一个长长的椭圆形；壳体是不锈钢的，浮力为零，不升不降地处
于悬浮状态。壳里面装着摄影机、聚光灯和电池组。壳的外面装上电动螺旋
钉，可以在海中自动前进。壳里面的摄影机也是自动装置的。于是，这种水
下自动摄像机可以穿越海洋中狭小的通道，拍摄下沉船内部和水下岩洞的情
况。后来，人们又经过不断探索，发明了深海摄影机。这种摄影机的原理是
这样的：摄影机上附着一个重物，这块重物携带着照像机迅速下沉，当重物
与海底碰撞时，照像机上的照明灯会自动打开，启动快门，转动胶片，同时
把重物弹射开，这样摄影机又浮上了水下面。这种深海摄影机可以拍摄深海
中的许多景色，可以在几千米的深海中照相。
现在水下摄影机已经十分普及了，而且种类繁多，功能齐全，对焦距、
拨光圈、转底片都可以在水下进行，水下闪光灯也比较完善了。
潜水技术
古代潜水
在科学不发达的古代，辽阔深邃的海洋使人们心中充满了神往和迷惘。
变幻莫测的海上风云，早就引起了人们无限的憧憬和遐想。但那时人类还没
有遨游海洋的能力，只能把美好的愿望编织到神话和传说里去，借以满足人
类的某种希翼和期待。于是就有了海底龙宫、避水珠、宝葫芦、聚宝盆之类
的神奇故事。其中留给我们印象最深刻的大概要算《西游记》中孙悟空大闹
龙宫的故事了。孙悟空靠着一套“避水诀”，在大海里来往自如，几番在龙
宫中冲杀往返，最后从龙王那里借来了“如意金箍棒”。在这里，作者充分
表达了人们渴望到海洋深处去寻珠问宝的心愿。可是，人类要回到祖先的居
住地，却远没有神话中孙悟空那么容易。深深的海水，设置了重重障碍。人
类从开始尝试跨越这些障碍，到可以自如地在水下漫游，经历了几千年漫长
的努力。在潜水史上，中国和外国的潜水技术发展都很缓慢，大体经历了裸
潜、通气管潜水、重潜水、轻潜水、饱和潜水几个阶段。
在古代，居住在海边的人们为了捕捞鱼、贝和海产品，常常要赤身、屏
气、不采用任何装具潜入水中，然后回到海面换气休息，这种潜水方法叫做
裸潜。这种方法传至现在，我国南方的沿海渔民仍在使用；另外，这也是一
项潜水体育运动。现在，世界上竞技潜水的最高纪录已经高达 101 米。
但是，这种潜水方法由于不能在水下呼吸，因而潜水的时间是有限的。
如何解决人在水中的呼吸问题呢？2000 多年前，人们从多次观察大象过河中
得到了很大的启示。人们发现，大象过河时，整个身体都浸没在水里，唯有
象的鼻子伸出水面，自由地呼吸着新鲜空气。人们从这种现象中得到启示，
于是发明了呼吸管潜水法。
呼吸管潜水
最早用的呼吸管是用芦苇制成的。潜水者把呼吸管的一端含在嘴里，另
一端露出水面。这样，潜水者在水下就可以呼吸到新鲜空气了，大大延长了
潜水时间。后来人们又发明了水面通气管式潜水服。这种潜水服用皮带扎紧
在身上，头罩顶部用一根通气管与水面相通。这样，潜水员不但能呼吸到新
鲜空气，潜水员的双手也得到了解放，可以打捞海产品和进行各种水下作业。
除此之外，还用两个动物的膀胱做成浮子浮在水面上，以便和水面上进行联
系。这种方法在 500 年前被广泛地应用。
呼吸管潜水虽然延长了人在水下的停留时间，但另一方面这种方法只适
用于浅水中，有着很大的局限性。这是因为，人在水上呼吸的空气是 1 个大
气压；水下越深，气压越高。每下潜约 2 米，人身上就要多承受 1／10 个大
气压。用呼吸管潜水的潜水员所呼吸到的空气是水面上的 1 个大气压的常压
空气，而身体却处于高压状态；这样潜水越深，人吸入的空气的气压与人身
体实际�
