撰文編輯／#吳亞芸
揚帆啟航！以星辰為引，將海流作為前進的助力，莫安娜一族即便是在千變萬化的大海上也能夠穩穩前行。他們有獨特的航海技巧，讓他們能夠與洶湧的大海共生存，甚至還能與脾氣多變的海洋成為朋友。
那是阿嬤的阿嬤都還沒出生的年代，最簡易的量測方式
還記得莫安娜將手探進海水裡，來感測海水的流向及溫度嗎？作為航海者，需要了解這一片汪洋底下的變化以避開一切危險，早期幾乎沒什麼工具，所以只能想方設法、就地取材，人們需要絞盡腦汁、花費許多時間才能蒐集到珍貴的資料。
在17世紀，測量船速使用的是一種叫做「扇板測程儀」的裝置：用一條長繩栓一片扇型木板，繩子上每隔一段固定長度就打一個結。要測量時先把木板放下水中漂浮，開始計時後再放鬆繩子，等計時結束後只要數看看放出去的繩子上有多少結，就能計算船速啦！
陸地已經不能滿足人類的好奇心，我們要航向未知的海洋！
關於海洋的研究必須得提到一位大人物，他終生致力於海圖及測量儀器的保管──19世紀中葉，美國海軍上尉兼海洋學家莫銳（Matthew Fontaine Maury）利用閒暇時間研究成千上萬部航海日誌，並根據船隻的漂流記錄，整理觀測資料繪製成海流圖，還在幾年後發現了平均海流與平均風速間的密切關係。從此，為海洋研究開啟了一扇新的大門。
受到啟發的國家紛紛派遣海洋科學探測船隊出航，去捕獲更多未知的海洋知識。其中最著名的就是1873年到1876年航行的挑戰者號（Challenger），航程包括三大洋及南大洋，探測項目則有海水溫度、鹽度、比重、化學成份、海洋生物、海底沈澱等。這趟調查後來出版成50冊的報告書，其中列出4700多種新的海洋生物，是史上第一次最詳盡的海洋調查。
在海裡我們不看，我們聆聽──水面下的眼睛，聲波
就像莫安娜不停被大海吸引，當時人們對大海的著迷只增不減，卻苦於探測方法受限──直到1906年聲納（SONAR）被發明，開始利用聲波探測後，海洋探索研究迎來了一個新的紀元。
聲波對於海洋探索為什麼那麼重要呢？聲、光、電、磁這四大物理現象中，只有聲波能在海水中傳播很遠的距離。雖然有許多弊端──聲波在海洋中的傳播比電磁波在空氣或真空中傳播要複雜許多，速度也要慢得多，溫度、鹽度不同都會受影響，回傳的資訊必須經過諸多修正才能應用──但沒辦法啊，只有聲波能傳得夠遠啊，因此探索海洋大多都是利用聲波。
千年前親手探索海洋，如今用科技鑄成的「手」認識海洋
《海洋奇緣》中，莫安娜是大海選定的人，所以大海溫柔守候她成長……但現實中的海洋可不會在你小的時候摸摸頭。海洋她總是有許多變化，卻在海面上偽裝地風平浪靜，想要看透海洋的心，就得想辦法在海中獲得最精確的數據。
臺灣大學海洋研究所黃千芬教授的研究團隊成功發展了一套結合移動載具（船或是無人載具）及海洋聲層析技術（OAT），用來遙測海洋的系統。海洋聲層析技術，就是藉由精確測量聲波在兩點間的傳播時間，以此反推計算出這個區域的海洋環境。打個比方來說，這就像是醫院常用的電腦斷層掃描，在目標周邊放一圈感測器，只不過是將X射線換成聲波，而要掃描的目標換成海洋罷了。
聲波就這樣來回走一趟，然後就把海洋看透透了
在流動的水體中，聲波的傳播時間也會受到流速影響。聲波就像是乘在海流上，遇到順流的時候會變快；反之，遇到逆流時速度會變慢。依此特性，聲波在兩個收發器間來回走一趟，可以得到一個「聲波走時差」……接下來就是算數學的時間了！有了時間、速率，接著計算出兩點間的距離，並推算出海流的流速，進而就能夠了解海洋中的狀態。
不過，聲波畢竟是個超容易受影響的傢伙，所以黃千芬教授與研究團隊必須克服難題，排除所有讓聲波分心的因素，將回傳的訊號經過複雜的訊號處理及分析，才能從接收訊號中精確地解出聲波走時差。有了最精確的資料後終於能把海洋看地透透的，海中的一切總算無所遁形啦！
連大海都只能瑟瑟發抖，由科學的魔術師現場演出
海洋的探測，從最早只能靠著手或是繩子等等的簡易測量工具，到現在能夠利用肉眼看不見的聲波替我們潛進大海裡。這在許多人眼裡或許就如同魔術，但只要懂得背後的科學道理，就能做出許多看來不可思議的事情！空間的掌握不是問題，時間的流動軌跡也能畫出，這就是超「時、空」的水下科學技術！
※ 本文劇情相關內容純屬虛構。未經許可請勿轉載。
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