理论教育 海洋电磁场研究及应用历程

海洋电磁场研究及应用历程

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:直至1851年,渥拉斯顿在横过英吉利海峡的海底电缆上检测到了和海水潮汐周期相同的电位变化,从而证实了法拉第的预言。早期的海洋电磁场研究主要是围绕海洋环境中自然产生的电磁场展开的。随着潜艇水下通信的需求,电磁波在海洋中的传播成为海洋电磁场研究的重点。进入21世纪,海洋电磁场研究发展还与军事国防需求密切相关。军事国防方面的需求极大地促进了海洋电磁场测量技术和精细化建模技术的发展。

海洋电磁场研究及应用历程

虽然海洋电磁场的大规模研究应用距今不超过几十年的时间,但海洋电磁场的研究几乎是与电磁学的研究同时起步的。1831年,法拉第发现了电磁感应原理,随即在1832年就指出,在地磁场中流动的海水就如同在磁场中运动的金属导体一样,也会产生感应电动势。虽然法拉第在泰晤士河做的测试试验没有得到预期的结果,但他明确指出,在英吉利海峡能测出感应电磁信号。直至1851年,渥拉斯顿在横过英吉利海峡的海底电缆上检测到了和海水潮汐周期相同的电位变化,从而证实了法拉第的预言。但是对海洋电磁场的广泛研究实际开始于20世纪50年代。

早期的海洋电磁场研究主要是围绕海洋环境中自然产生的电磁场展开的。苏联学者吉洪诺夫(А.Н.Тихонов)在1950年提出大地电磁测深理论;1953年,法国学者卡尼亚尔(L.Cagniard)完成了大地电磁测深理论体系的建立,并提出了在海洋领域应用的可能性。自此,海洋电磁场应用研究进入了蓬勃发展的阶段。基于海洋电磁场理论,物理海洋学家20世纪60年代以来观测海底电磁场用于研究波浪、洋流和内波等,而后在80年代将该方法技术引申至海洋地质与地球物理领域,研究海底以下介质电性结构,至今在海底构造地质和资源勘查领域取得了显著成果。

随着潜艇水下通信的需求,电磁波在海洋中的传播成为海洋电磁场研究的重点。自1958年始,美国开始研制北极星核潜艇,同时开始组织研究利用电磁波与深水核潜艇进行指挥通信的问题。同样为了应对核潜艇远程战略通信需求,自1968年始,苏联也独自开始了这方面的研究。(www.daowen.com)

20世纪80年代以来,西方地球物理工作者把海洋电磁法视为海底资源勘探研究的一项高新技术,海洋电磁场研究又重新升温,各种分支方法各显神通,这一时期的发展主要归功于与时俱进的电磁传感器技术的发展与计算机信息处理技术的进步。同时,主动源电磁法的研究大大提升了浅部地层探测的精度和分辨率

进入21世纪,海洋电磁场研究发展还与军事国防需求密切相关。随着舰艇减振降噪技术的发展,舰艇声隐身性能得到极大提高,各国纷纷探寻可用于海战场的非声探测技术,其中舰艇目标由于自身腐蚀等原因产生的电磁场特征信号识别得到了广泛关注。许多国家构建了基于海洋电磁场的海上军事目标探测、识别体系。军事国防方面的需求极大地促进了海洋电磁场测量技术和精细化建模技术的发展。

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