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考慮海床彈性:水聲波研究給出了馬航MH370的墜機位置新線索

2019年02月04日 11:01 次閱讀 稿源:cnBeta.COM 條評論

離奇消失的馬航 370 客機,引發了許多的猜測。有人認為,它可能在 2014 年 3 月墜入南印度洋,并提出了利用水下聲波來測定飛機落水點的方法,遺憾并未找到。不過新方法認為,現在有兩個待測定的新位置,以及這架飛機可能有一條替代航路。因為當你將鵝卵石放入湖中時,沖擊位置會產生水波,從而產生人耳可聽見的飛濺聲。

另一種類型的(水聲)波,也可在水中產生。它與聲波相似,但流速比在空氣中快得多,達到 1500 米/秒(而非 340 米/秒)。

類似地,當隕石或飛機等大型物體猛烈地撞擊海洋表面時,它會產生極大的表面波,以及來自突然改變壓力的一系列聲波(聲重力波)。

聲重力波(acoustic-gravity waves)可以在水中行進數千公里,在消散之前傳遞關于撞擊源的重要信息。

在上一次研究中,我們觀察了印度洋水下麥克風站點拾取到的聲重力波,以縮小 MH370 航班可能對海洋造成的影響范圍。

但是,現在我們發現了另一個可能對位置測定產生至關重要的影響的因素 —— 海床彈性(sea floor elasticity)。

當聲重力波開始穿過海底時,它們的傳播速度,會從 1500 米/秒、增加到超過 3500 米/秒。

以前的分析認為,海床是剛性的,不允許輻射波穿過它。但若考慮到海床的彈性,那么波將以這種增強的速度行進。

與此前的研究一樣,本次研究分析的聲重力波信號,來自來自兩個水聲站(每站點均配備了三個水下麥克風)。

它們在 MH370 失蹤時很是活躍,首先是 2014 年 3 月 7 - 8 日的 HA01(位于西澳大利亞 Cape Leeuwin),其次是 HA08(Chagos Archipelago 的 Diego Garcia)。

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2014 年 3 月 7 - 8 日 23:00 - 04:00 UTC 之間記錄的水聽器信號地圖,或揭示聲源的新位置、以及兩條可能的 MH370 行進路線。

Data SIO, NOAA, U.S. Navy, NGA, GEBCO; ? 2018 Basarsoft; US Dept of State Geographer; ? 2018 Google(作者供圖)

此前的研究,著重于 HA01 在 2014 年 3 月 8 日 00:00 - 02:00 UTC 期間收到的信號,以及 MH370 最后時刻的衛星數據(00:19 UTC / 第 7 弧)

然而基于我們對聲重力波的新認識(分析了更遠的 HA08 站點的數據),HA01 水聲數據的時間范圍就更寬了 —— 即 3 月 7 - 8 日,23:00 至 04:00(UTC +1)之間。

考慮到海床彈性的影響,我們之前使用 HA01 數據確定的信號位置,現在已經有所不同 —— 如上圖紫色標記(信號相對于水聽器的方向)所示。

若信號以給定距離的兩倍速傳播,它應該已經是原始計算距離的兩倍(不計彈性),因此撞擊位置相對于水聽器站點將更遠。

想要分析 HA08 站點的信號,其實面臨著更大的挑戰。它們被噪音扭曲,據信是由于在海洋一側的軍事演習造成的(上圖紅線所示)。

盡管擬議的路線和撞擊點遠離第 7 弧,但我們仍建議進一步研究 HA08 的一些信號。其中一些信號的軸點,恰好是軍事行動信號被拾取到的區域(或與軍事行動有關)。

但若信號與 MH370 有關,這將表明,墜機點可能在印度洋北部的某個新位置(如上圖左上角所示)。

借助 HA08s 數據逆推的信號位置,確實存在很大的不確定性,仍需進一步的詳細分析。不幸的是,除了嘈雜的記錄信號之外,還缺少來自 HA08 的 25 分鐘數據。

不過,負責水聽器站的“全面禁止核試驗條約組織”,已經幫忙搞清了這缺失的 25 分鐘的停工問題。

通過對 3 月 7 號 23:00 - 3 月 8 號 04:00(UTC)期間的信號分析,發現它們無一例外。

而且,這是獨立于其它來源(例如衛星數據)完成的,能夠最大限度地減少與其相關的不確定性的引入。

上述建議已傳達給馬航 MH370 安全調查組、澳大利亞運輸安全局、以及其它相關部門,希望能夠幫助其找到這架失蹤多年的客機。

[編譯自:TNW]

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