Bài 122

SOSUS: Listening to the Ocean

SOSUS: Lắng nghe đại dương

The oceans of Earth cover more than 70 percent of the planet’s surface, yet, until quite recently, we knew less about their depths than we did about the surface of the Moon.

Các đại dương trên Trái đất bao phủ hơn 70% bề mặt hành tinh, tuy nhiên, cho đến gần đây, chúng ta biết ít hơn về độ sâu của chúng so với chúng ta biết về bề mặt của Mặt trăng.

Distant as it is, the Moon has been far more accessible to study because astronomers long have been able to look at its surface, first with the naked eye and then with the telescope-both instruments that focus light.

Mặc dù ở khoảng cách xa, Mặt trăng dễ tiếp cận để nghiên cứu hơn vì các nhà thiên văn học từ lâu đã có thể nhìn thấy bề mặt của nó, đầu tiên bằng mắt thường và sau đó là kính thiên văn - cả hai công cụ đều hội tụ ánh sáng.

And, with telescopes tuned to different wavelengths of light, modem astronomers can not only analyze Earth’s atmosphere, but also determine the temperature and composition of the Sun or other stars many hundreds of light-years away.

Và, với kính thiên văn được điều chỉnh theo các bước sóng ánh sáng khác nhau, các nhà thiên văn học hiện đại không chỉ có thể phân tích bầu khí quyển của Trái Đất, mà còn xác định nhiệt độ và thành phần của Mặt Trời hoặc các ngôi sao khác cách xa hàng trăm năm ánh sáng.

Until the twentieth century, however, no analogous instruments were available for the study of Earth’s oceans: Light, which can travel trillions of miles through the vast vacuum of space, cannot penetrate very far in seawater.

Tuy nhiên, đến thế kỷ 20, không có công cụ tương tự nào được cung cấp để nghiên cứu các đại dương trên Trái Đất: Ánh sáng, có thể di chuyển hàng nghìn tỷ dặm qua vùng chân không rộng lớn, không thể xuyên qua rất xa trong nước biển.

Curious investigators long have been fascinated by sound and the way it travels in water.

Các nhà nghiên cứu hiếu kỳ từ lâu đã bị thu hút bởi âm thanh và cách ánh sáng di chuyển trong nước.

As early as 1490, Leonardo da Vinci observed: “If you cause your ship to stop and place the head of a long tube in the water and place the outer extremity to your ear, you will hear ships at a great distance from you.”

Ngay từ năm 1490, Leonardo da Vinci đã quan sát: “Nếu bạn dừng tàu lại và đặt đầu của một ống dài xuống nước và đặt phần bên ngoài gần tai, bạn sẽ nghe thấy tiếng tàu ở khoảng cách rất xa.”

In 1687, the first mathematical theory of sound propagation was published by Sir Isaac Newton in his Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Năm 1687, lý thuyết toán học đầu tiên về sự truyền âm thanh được Isaac Newton công bố trong cuốn "Các nguyên lý toán học của triết học tự nhiên" của ông.

Investigators were measuring the speed of sound in air beginning in the mid seventeenth century, but it was not until 1826 that Daniel Colladon, a Swiss physicist, and Charles Sturm, a French mathematician, accurately measured its speed in water.

Các nhà điều tra đã đo tốc độ âm thanh trong không khí từ giữa thế kỷ XVII, nhưng mãi đến năm 1826, Daniel Colladon, một nhà vật lý Thụy Sĩ và Charles Sturm, một nhà toán học Pháp, đã đo được tốc độ chính xác của âm thanh trong nước.

Using a long tube to listen underwater (as da Vinci had suggested), they recorded how fast the sound of a submerged bell traveled across Lake Geneva.

Sử dụng một ống dài để nghe dưới nước (như da Vinci đã gợi ý), họ đã ghi lại âm thanh của một chiếc chuông chìm đi qua Hồ Geneva nhanh như thế nào.

Their result-1,435 meters (1,569 yards) per second in water of 1.8 degrees Celsius (35 degrees Fahrenheit)- was only 3 meters per second off from the speed accepted today.

Kết quả của họ - 1,435 mét (1,569 thước Anh) mỗi giây trong nước 1,8 độ C (35 độ F) - chỉ chênh lệch 3 m/s so với tốc độ được công nhận ngày nay.

What these investigators demonstrated was that water – whether fresh or salt- is an excellent medium for sound, transmitting it almost five times faster than its speed in air.

Những gì các nhà nghiên cứu đã chứng minh là nước - dù là ngọt hay mặn - đều là một phương tiện tuyệt vời cho âm thanh, truyền nhanh hơn gần 5 lần so với truyền trong không khí.

In 1877 and 1878, the British scientist John William Strutt, third Baron Rayleigh, published his two-volume seminal work, The Theory of Sound, often regarded as marking the beginning of the modem study of acoustics.

Năm 1877 và 1878, nhà khoa học người Anh John William Strutt, Nam tước Rayleigh đệ Tam, đã xuất bản tác phẩm gồm hai tập của mình, Học thuyết về âm thanh, thường được coi là sự khởi đầu của nghiên cứu hiện đại về âm học.

The recipient of the Nobel Prize for Physics in 1904 for his successful isolation of the element argon, Lord Rayleigh made key discoveries in the fields of acoustics and optics that are critical to the theory of wave propagation in fluids.

Người nhận giải Nobel Vật lý năm 1904 vì đã cô lập thành công nguyên tố argon, Lord Rayleigh đã có những khám phá quan trọng trong lĩnh vực âm học và quang học quan trọng đối với lý thuyết về sự truyền sóng trong chất lỏng.

Among other things, Lord Rayleigh was the first to describe a sound wave as a mathematical equation (the basis of all theoretical work on acoustics) and the first to describe how small particles in the atmosphere scatter certain wavelengths of sunlight, a principle that also applies to the behavior of sound waves in water.

Trong số những thứ khác, Lord Rayleigh là người đầu tiên mô tả sóng âm thanh như một phương trình toán học (cơ sở của tất cả các công trình lý thuyết về âm học) và là người đầu tiên mô tả cách các hạt nhỏ trong khí quyển phân tán các bước sóng nhất định của ánh sáng mặt trời, một nguyên tắc cũng được áp dụng đối với hành vi của sóng âm trong nước.

A number of factors influence how far sound travels underwater and how long it lasts.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách âm thanh truyền dưới nước và thời gian tồn tại của âm thanh.

For one, particles in seawater can reflect, scatter, and absorb certain frequencies of sound – just as certain wavelengths of light may be reflected, scatter, and absorbed by specific types of particles in the atmosphere.

Thứ nhất, các hạt trong nước biển có thể phản xạ, tán xạ và hấp thụ các tần số âm thanh nhất định - giống như các bước sóng ánh sáng nhất định có thể bị phản xạ, phân tán và hấp thụ bởi các loại hạt cụ thể trong khí quyển.

Seawater absorbs 30 times the amount of sound absorbed by distilled water, with specific chemicals (such as magnesium sulfate and boric acid) damping out certain frequencies of sound.

Nước biển hấp thụ lượng âm thanh gấp 30 lần lượng âm thanh được hấp thụ bởi nước cất, với các hóa chất cụ thể (như magie sunfat và axit boric) làm giảm tần số âm thanh nhất định.

Researchers also learned that low frequency sounds, whose long wavelengths generally pass over tiny particles, tend to travel farther without loss through absorption or scattering.

Các nhà nghiên cứu cũng biết được rằng âm thanh tần số thấp, có bước sóng dài thường truyền qua các hạt nhỏ, có xu hướng truyền đi xa hơn mà không bị mất đi do hấp thụ hoặc tán xạ.

Further work on the effects of salinity, temperature, and pressure on the speed of sound has yielded fascinating insights into the structure of the ocean.

Các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của độ mặn, nhiệt độ và áp suất lên tốc độ âm thanh đã mang lại những hiểu biết hấp dẫn về cấu trúc của đại dương.

Speaking generally, the ocean is divided into horizontal layers in which sound speed is influenced more greatly by temperature in the upper regions and by pressure in the lower depths.

Nói một cách tổng quát, đại dương được chia thành các lớp nằm ngang, trong đó tốc độ âm thanh bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi nhiệt độ ở các vùng phía trên và bởi áp suất ở độ sâu bên dưới.

At the surface is a sun-warmed upper layer, the actual temperature and thickness of which varies with the season.

Ở trên bề mặt là lớp trên được sưởi ấm bằng ánh nắng mặt trời, nhiệt độ thực tế và độ dày của lớp này thay đổi theo mùa.

At mid-latitudes, this layer tends to be isothermal, that is, the temperature tends to be uniform throughout the layer because the water is well mixed by the action of waves, winds, and convection currents; a sound signal moving down through this layer tends to travel at an almost constant speed.

Ở vĩ độ trung bình, lớp này có xu hướng đẳng nhiệt, tức là, nhiệt độ có xu hướng đồng đều trong toàn lớp do nước được trộn đều do tác động của sóng, gió và các dòng đối lưu; tín hiệu âm thanh di chuyển xuống qua lớp này có xu hướng truyền với tốc độ gần như không đổi.

Next comes a transitional layer called the thermocline, in which temperature drops steadily with depth; as temperature falls, so does the speed of sound.

Tiếp theo là một lớp chuyển tiếp được gọi là dị biệt nhiệt trong đó nhiệt độ giảm xuống ổn định theo độ sâu; khi nhiệt độ giảm, tốc độ âm thanh cũng vậy.

The U.S. Navy was quick to appreciate the usefulness of low-frequency sound and the deep sound channel in extending the range at which it could detect submarines.

Hải quân Hoa Kỳ đã nhanh chóng đánh giá cao tính hữu ích của âm thanh tần số thấp và kênh âm thanh sâu trong việc mở rộng phạm vi phát hiện tàu ngầm.

In great secrecy during the 1950, the U.S. Navy launched a project that went by the code name Jezebel; it would later come to be known as the Sound Surveillance System (SOSUS).

Trong sự bí mật tuyệt đối trong những năm 1950, Hải quân Hoa Kỳ đã khởi động một dự án có tên mã là Jezebel; sau này nó được gọi là Hệ thống giám sát âm thanh (SOSUS).

The system involved arrays of underwater microphones, called hydrophones, that were placed on the ocean bottom and connected by cables to onshore processing centers.

Hệ thống này bao gồm các dãy micrô dưới nước, được gọi là hydrophone, được đặt dưới đáy đại dương và được kết nối bằng dây cáp với các trung tâm xử lý trên bờ.

With SOSUS deployed in both deep and shallow waters along both coasts of North America and the British West Indies, the U.S. Navy not only could detect submarines in much of the northern hemisphere, it also could distinguish how many propellers a submarine had, whether it was conventional or nuclear, and sometimes even the class of sub.

Với việc SOSUS được triển khai ở cả vùng nước sâu và nông dọc theo cả hai bờ biển Bắc Mỹ và Tây Ấn thuộc Anh, Hải quân Hoa Kỳ không chỉ có thể phát hiện tàu ngầm ở phần lớn Bắc bán cầu mà còn có thể phân biệt tàu ngầm có bao nhiêu chân vịt, cho dù đó là thông thường hay hạt nhân, và đôi khi thậm chí cả loại tàu ngầm.

The realization that SOSUS could be used to listen to whales also was made by Christopher Clark, a biological acoustician at Cornell University, when he first visited a SOSUS station in 1992.

Christopher Clark, một nhà âm học sinh học tại Đại học Cornell, nhận ra rằng SOSUS có thể được sử dụng để nghe tiếng cá voi, khi ông lần đầu tiên đến thăm một trạm SOSUS vào năm 1992.

When Clark looked at the graphic representations of sound, scrolling 24 hours day, every day, he saw the voice patterns of blue, finback, minke, and humpback whales.

Khi Clark xem các biểu diễn đồ họa của âm thanh, 24 giờ mỗi ngày, ông phát hiện các đặc điểm giọng nói của cá voi lưng xanh, vây, cá voi minke và cá voi lưng gù.

He also could hear the sounds.

Ông cũng có thể nghe thấy những âm thanh.

Using a SOSUS receiver in the West Indies, he could hear whales that were 1,770 kilometers (1,100 miles) away.

Sử dụng máy thu SOSUS ở Tây Ấn, ông có thể nghe thấy tiếng cá voi ở cách xa 1.770 km (1.100 dặm).

Whales are the biggest of Earth’s creatures.

Cá voi là loài sinh vật lớn nhất trên Trái đất.

The blue whale, for example, can be 100 feet long and weigh as many tons.

Ví dụ, cá voi xanh có thể dài 100 feet và nặng tới hàng tấn.

Yet these animals also are remarkably elusive.

Tuy nhiên, những con vật này cũng rất khó nắm bắt.

Scientists wish to observe blue time and position them on a map.

Các nhà khoa học muốn quan sát khoảng thời gian màu xanh lam và định vị chúng trên bản đồ.

Moreover, they can track not just one whale at a time, but many creatures simultaneously throughout the North Atlantic and the eastern North Pacific.

Hơn nữa, họ có thể theo dõi không chỉ một con cá voi tại một thời điểm, mà còn nhiều sinh vật đồng thời trên khắp Bắc Đại Tây Dương và phía đông Bắc Thái Bình Dương.

They also can learn to distinguish whale calls.

Họ cũng có thể học cách phân biệt tiếng kêu của cá voi.

For example, Fox and colleagues have detected changes in the calls of finback whales during different seasons and have found that blue whales in different regions of the Pacific ocean have different calls.

Ví dụ, Fox và các đồng nghiệp đã phát hiện ra những thay đổi trong tiếng gọi của cá voi vây trong các mùa khác nhau và nhận thấy rằng cá voi xanh ở các khu vực khác nhau của Thái Bình Dương có tiếng gọi khác nhau.

Whales firsthand must wait in their ships for the whales to surface.

Cá voi trước tiên phải đợi trong tàu của họ để cá voi nổi lên.

A few whales have been tracked briefly in the wild this way but not for very great distances, and much about them remains unknown.

Một vài con cá voi đã được theo dõi trong thời gian ngắn trong tự nhiên theo cách này nhưng không phải trong khoảng cách quá xa, và nhiều điều về chúng vẫn chưa được biết đến.

Using the SOSUS stations, scientists can track the whales in real time and position them on a map.

Sử dụng các trạm SOSUS, các nhà khoa học có thể theo dõi cá voi trong thời gian thực và định vị chúng trên bản đồ.

SOSUS, with its vast reach, also has proved instrumental in obtaining information crucial to our understanding of Earth’s weather and climate.

SOSUS, với phạm vi tiếp cận rộng lớn, cũng đã chứng minh là công cụ thu thập thông tin quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về thời tiết và khí hậu của Trái đất.

Specifically, the system has enabled researchers to begin making ocean temperature measurements on a global scale – measurements that are keys to puzzling out the workings of heat transfer between the ocean and the atmosphere.

Cụ thể, hệ thống đã cho phép các nhà nghiên cứu bắt đầu thực hiện các phép đo nhiệt độ đại dương trên quy mô toàn cầu - các phép đo là chìa khóa để tìm ra hoạt động truyền nhiệt giữa đại dương và khí quyển.

The ocean plays an enormous role in determining air temperature the heat capacity in only the upper few meters of ocean is thought to be equal to all of the heat in the entire atmosphere.

Đại dương đóng một vai trò to lớn trong việc xác định nhiệt độ không khí, nhiệt dung chỉ trong vài mét phía trên của đại dương được cho là bằng tất cả nhiệt lượng trong toàn bộ khí quyển.

For sound waves traveling horizontally in the ocean, speed is largely a function of temperature.

Đối với sóng âm truyền theo phương ngang trong đại dương, tốc độ phần lớn là một hàm của nhiệt độ.

Thus, the travel time of a wave of sound between two points is a sensitive indicator of the average temperature along its path.

Do đó, thời gian truyền của sóng âm giữa hai điểm là một chỉ số nhạy cảm của nhiệt độ trung bình dọc theo đường đi của nó.

Transmitting sound in numerous directions through the deep sound channel can give scientists measurements spanning vast areas of the globe.

Truyền âm thanh theo nhiều hướng thông qua kênh âm thanh sâu có thể cung cấp cho các nhà khoa học các phép đo trên các khu vực rộng lớn trên địa cầu.

Thousands of sound paths in the ocean could be pieced together into a map of global ocean temperatures and, by repeating measurements along the same paths over times, scientists could track changes in temperature over months or years.

Hàng nghìn đường dẫn âm thanh trong đại dương có thể được ghép lại với nhau thành bản đồ nhiệt độ đại dương toàn cầu và bằng cách lặp lại các phép đo dọc theo các đường giống nhau theo thời gian, các nhà khoa học có thể theo dõi sự thay đổi của nhiệt độ trong nhiều tháng hoặc nhiều năm.

Researchers also are using other acoustic techniques to monitor climate.

Các nhà nghiên cứu cũng đang sử dụng các kỹ thuật âm thanh khác để theo dõi khí hậu.

Oceanographer Jeff Nystuen at the University of Washington, for example, has explored the use of sound to measure rainfall over the ocean.

Ví dụ, nhà hải dương học Jeff Nystuen tại Đại học Washington đã khám phá việc sử dụng âm thanh để đo lượng mưa trên đại dương.

Từ vựng (6)

wavelengths (ˈweɪvˌɫɛŋθs) — bước sóng
analogous (əˈnæl.ə.ɡəs) — tương tự
penetrate (ˈpen.ə.treɪt) — thâm nhập, xuyên qua
scatter (ˈskæt̬.ɚ) — rải rác
distilled (dɪˈstɪɫd) — chưng cất
salinity (səˈlɪn.ə.t̬i) — độ mặn