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19世紀(jì)中葉，早期的海洋研究船只能使用的工具只有漁網(wǎng)和連在線上用來探測深度的吊錘。20世紀(jì)早期，測量水流、收集水標(biāo)本和從深海獲得溫度讀數(shù)的機(jī)器設(shè)備得到發(fā)展。很快，回音測深儀的引進(jìn)讓地質(zhì)學(xué)家們能夠利用聲納穿透至海底，而在此之前，他們依賴取芯器和底拖網(wǎng)采集樣本。電腦、無線信息傳輸和遙感的發(fā)明顛覆了傳統(tǒng)的海洋勘探，今天，甚至不需要派遣船只入海，就可以對海洋的物質(zhì)屬性進(jìn)行探查。生物學(xué)家們依然需要依靠考察船去收集信息，不過，現(xiàn)代電子學(xué)讓他們可以在時(shí)間和空間上操控漁網(wǎng)和底拖網(wǎng)。

使用聲音去觀測海底

光線不能夠穿越很深的海洋,但是聲線可以在水底穿行,就像光線可以在空中穿行一樣。聲線被水面反射,又被海底沉淀物折射。通過設(shè)定聲源,然后再測量聲音被反射回這個(gè)源頭所花費(fèi)的時(shí)間,科學(xué)家可以確定海洋的深度,因此可以繪制一幅海底的圖像。多次返回意味著聲音是從不同層的沉淀物上反射回來的。

收集標(biāo)本

海洋生物學(xué)家已經(jīng)從深海收集標(biāo)本長達(dá)150年了，但是海洋中仍然有無數(shù)種不為人所知的生命形態(tài)。為了確認(rèn)這些生物，早期的研究者不得不依靠個(gè)人知識和識別手冊中的種類描述。今天，依靠人造衛(wèi)星與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系，即便是在海洋上，生物學(xué)家也可以查閱海洋生物的網(wǎng)上資料庫。

深海拖網(wǎng)

極地破冰考察船“希利號”從覆冰的波弗特海上提升起一張多重網(wǎng)。多重網(wǎng)包括幾張單獨(dú)的浮游生物網(wǎng)，可以在選定的深度從船上打開和合攏，只要通過電纜下達(dá)指令即可。

進(jìn)行測量

為了描述海洋環(huán)境的物理和化學(xué)狀況，科學(xué)家對溫度、鹽分、氧氣、營養(yǎng)成分和微量元素進(jìn)行了測量。檢潮儀可以被用來測量海平面和潮汐，還可以用系在纜樁上的測流計(jì)測量海洋運(yùn)動。對于那些船只無法抵達(dá)的區(qū)域的海面溫度、海平面、覆冰面、葉綠素和浮游生物層，可以通過人造衛(wèi)星上的儀器進(jìn)行繪圖。

揀選和識別

要想對漁業(yè)研究船只上的捕獲物進(jìn)行揀選，不僅不能暈船，還需要掌握相當(dāng)多的知識。 相關(guān)機(jī)構(gòu)對每個(gè)物種的確切識別提供了精確的品種數(shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫被用來管理可持續(xù)性的漁業(yè)。

遙控

帶有泛光鏡和照相機(jī)的遙控潛水器使得研究者能夠從船上探究海底。還有其他從纜繩上放下的裝有聲源的設(shè)備，被用來根據(jù)聲學(xué)繪制海底和海洋內(nèi)部的地圖。

自沉式浮標(biāo)

自沉式浮標(biāo)是一種小型的自動測量儀，它每10天下沉到2千米的深度，然后升起。在它上升的過程中，它會測量溫度和鹽分，并通過人造衛(wèi)星把測量數(shù)據(jù)傳輸給研究工作站。

載人潛水器

從最遠(yuǎn)古起，人們就渴望看到海面以下的東西。早期的潛水鐘和潛水服讓人們可以在沿岸地區(qū)一瞥水下的世界。最初的可操控潛水艇是出于軍事目的而發(fā)明的，達(dá)·芬奇也曾設(shè)計(jì)過其中的一種。1624年，荷蘭發(fā)明家科尼利厄斯·德布雷為英國海軍建造了一艘潛水艇，可以在水中潛伏3個(gè)小時(shí)，下沉深度達(dá)4～5米。到了20世紀(jì)，為了勘探最深處的海洋，人們研制了各種各樣的潛水器。今天，雖然人工操作的潛水器仍然在科學(xué)和海洋管理方面扮演著角色，但人們多半是使用遙控設(shè)備和無人水下航行器對深海進(jìn)行研究。

深海生物

畢比和巴頓是最早目睹深海生命的人類。他們看到的一切是那么不同尋常，好幾十年過去了，還有很多人不相信那些栩栩如生的描述。他們描述了蝦、透明的鰻鱺和魚類，其體形是人們從未見過的，還有他們閃光燈束中的巨大陰影表明深海里存在著巨大的生物。

在海中，在冰下

美國軍艦“鸚鵡螺號”是世界上第一艘軍用核潛艇，1958年夏天，它首次穿越北冰洋。次年冬天，美國軍艦“鰩魚號”重復(fù)了相同的航行，并在北磁極浮出冰面，正如圖中所示。

北磁極的海底

“和平1號”是由莫斯科科學(xué)院設(shè)計(jì)的一種科研潛水艇,它是目前能下潛到3000米以下的七艘潛水艇之一。2007年,它下潛到了北極的海底。

畢比和巴頓

海洋生物學(xué)家威廉·畢比（左）站在潛水球邊上，這種潛水球是工程師奧蒂斯·巴頓（右）設(shè)計(jì)和制造的。1934年，通過一根纜繩，畢比和巴頓在百慕大群島附近的海面下沉到923米。

最深的潛水

20世紀(jì)40年代，瑞士工程師奧古斯特·皮卡爾開始設(shè)計(jì)探潛器，這是一種能夠沉入深海的潛水器。1960年，他的兒子雅克和副駕駛員唐·沃爾什乘坐“特里亞斯號”下沉到海洋最深處，即“挑戰(zhàn)者深淵”。

海底研究

美國海軍潛水艇“阿爾文號”從1964年開始服役，它可以承載三個(gè)成員。1977年，它勘測了加拉帕戈斯群島附近的深海熱泉（“黑煙囪”）。1986年，它被用來檢測北大西洋中的郵輪泰坦尼克號的殘骸。