കടലിന്റെ ആഴം അളന്നവർ


ഡോ.ടൈസൺ സെബാസ്റ്റ്യൻ

നിങ്ങളുടെ കപ്പൽ നിർത്തിയിടത്തിനു ശേഷം ഒരു വലിയ പൈപ്പ് എടുത്ത് ഒരറ്റം വെള്ളത്തിൽ മുക്കിപ്പിടിക്കുകയും മറ്റേയറ്റം നിങ്ങളുടെ ചെവിയോട് ചേർത്ത് പിടിക്കുകയും ചെയ്താൽ വളരെ ദൂരെകൂടി സഞ്ചരിക്കുന്ന കപ്പലുകളുടെ ശബ്ദം നിങ്ങൾക്ക് കേൾക്കാനാവും

-ലിയനാർഡോ ഡാവിഞ്ചി, 1490

ഏഷ്യയിലേക്കുള്ള കടൽ മാർഗം കണ്ടെത്തനായി പുറപ്പെട്ട ക്രിസ്റ്റഫർ കൊളംബസിന്റെ കഥ ഇതിനു മുൻപത്തെ ലേഖനത്തിൽ പറഞ്ഞിരുന്നല്ലോ. ഹെയ്തിയിൽ എത്തിച്ചേർന്ന കൊളംബസ് പക്ഷെ താൻ കണ്ടുപിടിച്ചത് ഏഷ്യ ആണെന്ന് തന്നെ വിശ്വസിച്ചു. സുഗന്ധവ്യഞ്ജനങ്ങളുടെയും പട്ടിന്റെയും നാട്ടിലേക്ക് വഴി കണ്ടു പിടിച്ച വാർത്ത നാട്ടിൽ അറിയിക്കാൻ വേണ്ടി കൊളംബസ് തന്റെ മൂന്നു കപ്പലുകളിൽ – സാന്ത മരിയ, നിന, പിന്റ – സ്പെയിനിലേക്ക് പുറപ്പെട്ടു. എന്നാൽ 1492 ലെ ക്രിസ്മസ് ദിനത്തിൽ സാന്താ മരിയ ഒരു പവിഴപ്പുറ്റിലേക്ക് ഇടിച്ചു കയറി. കപ്പൽ വെട്ടിപ്പൊളിച്ചു അതിന്റെ അവശിഷ്ടങ്ങൾ കൊണ്ട് ദ്വീപിൽ ഒരു കോട്ട നിർമിക്കാൻ കൊളംബസ് ആവശ്യപ്പെട്ടു. മൂന്നു ആഴ്ചകൾക്ക് ശേഷം 39 നാവികരെ കോട്ടയ്ക്ക് കാവലേൽപ്പിച്ചു നിന എന്ന കപ്പലിൽ കൊളംബസ് സ്പെയ്നിലേക്ക് മടങ്ങി. ദ്ദ്വീപിൽ അവശേഷിക്കുന്ന എല്ലാ സ്വർണവും കണ്ടെത്താനുള്ള ചുമതലയും ഏല്പിച്ചാണ് കൊളംബസ് മടങ്ങിയത്. ഒരു വർഷത്തിന് ശേഷം പതിനേഴു കപ്പലുകളും 1200 ആളുകളുമായി സാമ്രാജ്യം വിപുലപ്പെടുത്താനായി കൊളംബസ് മടങ്ങിയെത്തി. എന്നാൽ നാവികർക്കും സ്വർണത്തിനും പകരം കത്തിയെരിഞ്ഞ കോട്ടയുടെ അവശിഷ്ടങ്ങൾ മാത്രമാണ് കൊളംബസിനു കണ്ടെത്താൻ സാധിച്ചത്. സാന്ത മരിയയുടെ അവശിഷ്ടങ്ങൾക്കായുള്ള തിരച്ചിലുകൾ ഇന്നും തുടരുന്നുണ്ട്. സാന്താ മരിയയ്ക് സംഭവിച്ച ദുരന്തം ഒരു അപകടമായിരുന്നോ അതോ കരുതിക്കൂട്ടിയുള്ള ഒരു പദ്ധതിയുടെ ഭാഗമായിരുന്നോ എന്നതിൽ ഇപ്പോഴും വ്യത്യസ്ത അഭിപ്രായങ്ങളുണ്ട്. ഇറ്റാലിയനായ കൊളംബസിനെ സ്പാനിഷ് നാവികരിൽ ചിലരെങ്കിലും അംഗീകരിച്ചിരുന്നില്ല. ഈ നാവികരെ ദ്വീപിൽ തന്നെ താമസിപ്പിക്കുന്നതിനും അത് വഴി കൂടുതൽ സ്വർണം കണ്ടെത്തുന്നതിനും വേണ്ടി കൊളംബസ് സൃഷ്ടിച്ചെടുത്ത അപകടമായിരുന്നു സാന്താ മരിയയുടേതെന്നു ചിലരെങ്കിലും വിശ്വസിക്കുന്നു. എന്തായാലും സമുദ്രത്തിന്റെ ആഴം അളക്കുന്നതിനുള്ള ആധുനിക ഉപകരണങ്ങളുടെ വരവിനു മുൻപ് നാവികരുടെ പേടി സ്വപ്നം ആയിരുന്നു കപ്പലുകൾ തീരത്തെ മണ്ണിൽ പുതഞ്ഞു പോകുന്ന അവസ്ഥ. കൃത്യമായ ആഴം ലഭിക്കാത്തതു മൂലം തീരത്തോട് ചേർന്ന് സഞ്ചരിക്കേണ്ടി വരുന്ന കപ്പലുകൾ പലതും മണ്ണിൽ താഴ്ന്നു പോകുകയോ പാറകളിൽ തട്ടി തകരുകയോ ചെയ്യുന്നത് അന്ന് സാധാരണമായിരുന്നു.

ആദ്യകാലങ്ങളിൽ കടലിന്റെ ആഴം അളന്നിരുന്നത് കയർ ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു. കയറിന്റെ അറ്റത്തു പീരങ്കിയുണ്ടകൾ പോലെ ഭാരമുള്ള എന്തെകിലും വസ്തുക്കൾ ഘടിപ്പിച്ച ശേഷം കടലിലേക്ക് ഇറക്കുകയായിരുന്നു ചെയ്തിരുന്നത്. എന്നാൽ കയറിന്റെ ഭാരവും കടലിലെ ജലപ്രവാഹങ്ങളുടെ ശക്തിയും മൂലം ഈ രീതിയിൽ ലഭിക്കുന്ന ആഴം പലപ്പോഴും ശരിയായ ആഴത്തിൽ നിന്നും കൂടുതലായിരുന്നു. 1800  കളുടെ പകുതിയോടെ വാണിജ്യ കപ്പലുകളുടെ കപ്പിത്താന്മാർ ഈ രീതിയിൽ ആഴം അളക്കുന്നത് പതിവാക്കിയിരുന്നു. പതിനയ്യായിരം മീറ്റർ കയർ ഇറക്കിയിട്ടും കടലിനടിത്തട്ട് കാണാതിരുന്ന ക്യാപ്റ്റന്മാരുടെ നിറം പിടിപ്പിച്ച കഥകൾ അന്നത്തെ ജനങ്ങളെ അത്ഭുതപ്പെടുത്തിയിരുന്നു. ഈ രീതിയിൽ  ആഴം അളക്കുന്നതിനു വേണ്ടി ഓരോ വട്ടവും മണിക്കൂറുകൾ കപ്പലുകൾക്ക് ചിലവഴിക്കേണ്ടി വന്നിരുന്നു. കൃത്യതയോടെയും വേഗത്തിലും കടലിന്റെ ആഴം കണ്ടെത്തുന്നതിന് വേണ്ടിയുള്ള പരിശ്രമങ്ങൾക്ക് അങ്ങനെയാണ് ഗതിവേഗം കൈവരുന്നത്.

1687  ൽ തന്നെ സർ ഐസക് ന്യൂട്ടൺ വായുവിലൂടെയുള്ള ശബ്ദത്തിന്റെ സഞ്ചാരത്തെപ്പറ്റി ഗണിത സിദ്ധാന്തങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തിയിരുന്നു. എന്നാൽ 1826  ൽ മാത്രമാണ് ജലത്തിലെ ശബ്ദത്തിന്റെ വേഗം കണ്ടെത്താൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് സാധിച്ചത്. സ്വിറ്റ്സർലണ്ടിലെ ജനീവ തടാകത്തിൽ ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ജീൻ കൊള്ളാഡനും ഗണിത ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ചാൾസ് ഫ്രാൻകോയിസും ( Jean-Daniel Colladon and Charles-Francois Sturm) ചേർന്ന് ഒരു പരീക്ഷണം നടത്തി.  ഒരു ബോട്ടിൽ നിന്നും വെള്ളത്തിലേക്ക് താഴ്ത്തിയ അറുപതു കിലോയിലേറെ ഭാരം വരുന്ന ഒരു മണി, കൊള്ളാഡന്റെ സഹായി മുഴക്കുകയും ഒപ്പം തന്നെ വെടിമരുന്നു നിറച്ച ഒരു ദീപം തെളിയിക്കുകയും ചെയ്തു. പതിനാലു കിലോമീറ്റർ ദൂരെ മറ്റൊരു ബോട്ടിൽ ആയിരുന്ന കൊള്ളാഡൻ ഈ വെളിച്ചം കാണുകയും തന്റെ കയ്യിൽ കരുതിയ നീളം കൂടിയ ഒരു കുഴൽ വെള്ളത്തിലേക്ക് ഇറക്കി വെച്ച മണിയുടെ ശബ്ദത്തിനായി കാതോർക്കുകയും ചെയ്തു. മണിമുഴക്കം കേൾക്കാൻ എടുത്ത സമയം ഉപയോഗിച്ച് ശബ്ദം വെള്ളത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന വേഗത സെക്കൻഡിൽ 1435 മീറ്റർ ആണെന്ന് കൊള്ളാഡനും ഫ്രാൻകോയിസും കണ്ടെത്തി. ഇന്നത്തെ ആധുനിക ഉപകരണങ്ങൾ വെച്ച് കണക്കാക്കിയ ജലത്തിലെ ശബ്ദത്തിന്റെ വേഗത സെക്കൻഡിൽ 1431 മീറ്റർ ആണെന്ന് അറിയുമ്പോഴാണ് അപരിഷ്‌കൃതമായ ഉപകരണങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ നടത്തിയ ഈ പരീക്ഷണത്തിന്റെ മഹത്വം നമുക്ക് മനസ്സിലാവുക.

 

ഈ കണ്ടുപിടുത്തതിന്റെ പിൻബലത്തിൽ ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് സമുദ്രത്തിന്റെ ആഴം കണ്ടെത്തുവാൻ സാധിക്കുമോ എന്നറിയാൻ ചിലർ ശ്രമം തുടങ്ങി. സമുദ്രത്തിന്റെ അടിത്തട്ടിൽ തട്ടി പ്രതിധ്വനിക്കുന്ന ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ (Echo) വഴി ആഴം കണ്ടെത്താം എന്ന സിദ്ധാന്തമാണ് അവർ പ്രയോഗത്തിലാക്കാൻ നോക്കിയത്. 1838ൽ വിർജീനിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫസർ ആയിരുന്ന ചാൾസ് ബോണികാസിൽ (Charles Bonnycastle) ആണ് എക്കോ സൗണ്ടിങ് ഉപയോഗിച്ച് കടലാഴം അളക്കാൻ ശ്രമിച്ച ആദ്യത്തെ മനുഷ്യൻ. വെള്ളത്തിനടിയിൽ ഓരോ സ്ഫോടനം സൃഷ്ടിക്കുകയും അത് വഴി ഉണ്ടാകുന്ന ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ  പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ ശ്രമിക്കുകയുമാണ് ബോണികാസിൽ ചെയ്തത്. സഹായികൾ ഉണ്ടാക്കിയ സ്ഫോടന ശബ്ദം 130 മീറ്റർ ദൂരത്തുണ്ടായിരുന്ന ബോട്ടിൽ നിന്ന് ബോണികാസിൽ കേട്ടു; ഒരു സെക്കന്റിന്റെ മൂന്നിലൊരംശത്തിനു ശേഷം മറ്റൊരു സ്ഫോടന ശബ്ദവും. രണ്ടാമത് കേട്ട ശബ്ദം പ്രതിധ്വനി ആണെന്ന് കണക്കു കൂട്ടിയ ബോണികാസിൽ അതുപയോഗിച്ചു അവിടുത്തെ ആഴം 292  മീറ്റർ ആണെന്ന് കണക്കു കൂട്ടി. എന്നാൽ കയർ ഉപയോഗിച്ച് അളന്നപ്പോൾ ആഴം 988 മീറ്റർ ആണെന്ന് ബോണികാസിൽ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. രണ്ടാമത് കേട്ട സ്ഫോടന ശബ്ദം പ്രതിധ്വനി ആയിരുന്നില്ലെന്നും സ്ഫോടനം സൃഷ്‌ടിച്ച ആഫ്റ്റർഷോക്ക് മൂലമുണ്ടായതാണെന്നും പിന്നീട് മനസ്സിലാക്കി. ഈ പരീക്ഷണത്തിന്റെ പരാജയത്തിന് ശേഷം പ്രതിധ്വനി ഉപയോഗിച്ച് ആഴം അളക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾക്ക് താൽക്കാലിക വിരാമമായി.

ചാൾസ് ബോണികാസിൽ  (Charles Bonnycastle)

1912  ൽ ടൈറ്റാനിക് മഞ്ഞുമലയിൽ തട്ടി മുങ്ങി 1500  ലേറെ പേർക്ക് ജീവൻ നഷ്ടപ്പെട്ടതോടെയാണ് കടലിനടിയിലെ തടസ്സങ്ങൾ കണ്ടെത്താനും ആഴം അറിയാനുമുള്ള ഉപകാരണങ്ങൾക്കായുള്ള ശ്രമങ്ങൾ വീണ്ടും ഊർജിതമായത്. 1919 ൽ അമേരിക്കൻ നാവിക സേനയ്ക്ക് വേണ്ടി ഹാർവി ഹെയ്‌സ് (Dr. Harvey Hayes) എന്ന ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആണ് ആദ്യത്തെ എക്കോ സൗണ്ടർ കണ്ടുപിടിച്ചത്. നിശ്ചിത ഇടവേളകളിൽ ശബ്ദം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിനായുള്ള ഒരു ഭാഗവും അടിത്തട്ടിൽ തട്ടി തിരികെ വരുന്ന പ്രതിധ്വനികൾ കേൾക്കുന്നതിനു വേണ്ടിയുള്ള ഒരു റിസീവറും ആയിരുന്നു ഈ ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ. ഈ ഉപകരണത്തിന്റെ വിജയത്തോടെ സമുദ്രത്തിന്റെ ആഴം അളക്കുന്നത് മണിക്കൂറുകൾ നീണ്ട ഒരു പ്രക്രിയയിൽ നിന്നും മിനുട്ടുകളിലേക്ക് ചുരുങ്ങി. കടലിന്റെ അടിത്തട്ടിൽ ഒളിപ്പിച്ചിരുന്ന രഹസ്യങ്ങളിലേക്ക് മനുഷ്യൻ ചെവി കൂർപ്പിച്ചു തുടങ്ങിയത് ഇങ്ങനെയാണ്.

From Dr. Harvey Hayes paper – Measuring ocean depths by acoustical methods, The Journal of The Franklin Institute Vol. 197, No. 3, pp. 323-354 (March, 1924)

ഒന്നാം ലോക മഹായുദ്ധത്തിനു പിന്നാലെ ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള സമുദ്രഗവേഷണം വിപുലമായ രീതിയിൽ വളർന്നു തുടങ്ങി. ഒരുപാടു സ്ഥലങ്ങളിൽ എക്കോ സൗണ്ടർ ഉപയോഗിച്ച് ആഴം അളന്നതോടുകൂടി സമുദ്രത്തിന്റെ അടിത്തട്ടിലെ ഭൂപ്രകൃതി വ്യക്തമായി തുടങ്ങി. സമുദ്രാന്തർ പർവ്വതനിരകളും ഏറ്റവും ആഴമേറിയ സ്ഥലങ്ങളായ ട്രെഞ്ചുകളും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഭൂരൂപങ്ങളെ പറ്റി മനുഷ്യന് വ്യക്തമായ തെളിവുകൾ ലഭിച്ചത് എക്കോസൗണ്ടറിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തതോടുകൂടിയാണ്. 1960 കളുടെ തുടക്കത്തോടെ ഒരു ശബ്ദതരംഗം അയച്ചു ആഴം അളക്കുന്നതിൽ നിന്നും ഒരുപാട് ശബ്ദതരംഗങ്ങളെ വിവിധ ദിശകളിൽ അയച്ചു (sonar  array )സമുദ്രാടിത്തട്ടിന്റെ ചിത്രം നിർമിക്കുന്നതിലേക്ക് അമേരിക്കൻ നാവികസേനയുടെ ഗവേഷണം മുന്നേറിയിരുന്നു. 1963 ൽ അമേരിക്കൻ യുദ്ധക്കപ്പലായ യു എസ് എസ് കോമ്പസിൽ പരീക്ഷണാടിസ്ഥാനത്തിൽ സോനാർ അരെ ഘടിപ്പിച്ചു. രണ്ടു വർഷത്തിനുള്ളിൽ തന്നെ സോനാർ അരെ സൗണ്ടിങ് സിസ്റ്റം (sonar array sounding system) എന്ന് വിളിക്കപ്പെട്ട ഈ സംവിധാനം അമേരിക്കൻ നാവികസേനയുടെ മറ്റു കപ്പലുകളിലേക്കും സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു. കപ്പലുകളുടെ അടിയിൽ ഹള്ളിൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ട്രാൻസ്ഡ്യൂസർ വഴി നിരവധി ശബ്ദതരംഗങ്ങളെ ഒരു വിശറിയുടെ രൂപത്തിൽ (fan shape) കടലിന്റെ അടിത്തട്ടിലേക്ക് അയക്കുകയും അവിടെ തട്ടി തിരിച്ചു വരുന്ന തരംഗങ്ങളെ ഒരു റിസീവറിന്റെ സഹായത്തോടെ സ്വീകരിച്ചു കംപ്യൂട്ടറിന്റെ സഹായത്തോടെ ചിത്രങ്ങളാക്കി മാറ്റുകയുമാണ് ഇപ്പോഴുള്ള എല്ലാ മൾട്ടിബീം എക്കോ സൗണ്ടറുകളുടെയും പിന്നിലുള്ള പ്രവർത്തന തത്വം. ഒരു തരംഗം മാത്രം ഉപയോഗിച്ചുള്ള എക്കോ സൗണ്ടറുകൾ (Single-beam Echo  Sounder ) കടലിന്റെ ആഴം മാത്രം അളക്കുമ്പോൾ നിരവധി തരംഗങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള എക്കോ സൗണ്ടറുകൾ (മൾട്ടി  ബീം എക്കോ സൗണ്ടർ) കടലിന്റെ അടിത്തട്ടിന്റ കമ്പ്യൂട്ടർ ചിത്രം നിർമിക്കുന്നതിന് നമ്മെ സഹായിക്കുന്നു.

മൾട്ടി  ബീം എക്കോ സൗണ്ടർ കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ
ഇന്നത്തെ സമുദ്രഗവേഷണത്തിൽ മൾട്ടി ബീം എക്കോ സൗണ്ടറുകളുടെ സ്ഥാനം അതുകൊണ്ടു തന്നെ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. അടിത്തട്ടിലെ ചിത്രം എന്ന് പറയുമ്പോൾ ഒരു കാമറ ഉപയോഗിച്ച് എടുക്കുന്ന യഥാർത്ഥ ചിത്രം പോലെയാണെന്ന് തെറ്റിദ്ധരിക്കരുതേ. മൾട്ടി ബീം എക്കോ സൗണ്ടർ ഉപയോഗിച്ചു സൃഷ്ടിക്കപെടുന്ന ചിത്രങ്ങൾ ആ അടിത്തട്ടിന്റെ ഭൂപ്രകൃതിയെ വരച്ചു കാണിക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്.
ഒരാൾ കാമറ ഉപയോഗിച്ച് എടുക്കുന്ന നിങ്ങളുടെ ചിത്രവും ഒരു ചിത്രകാരി കാൻവാസിൽ പെൻസിൽ ഉപയോഗിച്ച് വരച്ച നിങ്ങളുടെ ചിത്രവും പോലെ വ്യത്യസ്തമാണ് അത്. ഫോട്ടോയിൽ നിങ്ങളുടെ മുഖം വളരെ വ്യക്തമായി പതിയുമ്പോൾ ചിത്രകാരി ചെയ്യുന്നത് നീങ്ങളുടെ രൂപത്തെ പെൻസിൽ വരകൾ കൊണ്ട് പുന:സൃഷ്ട്ടിക്കലാണ്. അതുപോലെ ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനികളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന വിവരങ്ങളെ കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ചു തയ്യാറാക്കുന്ന ഒരു ചിത്രമാണ് മൾട്ടി ബീം എക്കോ സൗണ്ടർ വഴി നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്.  എന്റെ കുട്ടിക്കാലത്തു റേഡിയോയിൽ പ്രശസ്ത സിനിമകളുടെ ശബ്ദരേഖ ഉണ്ടാകാറുണ്ടായിരുന്നു. വിഡിയോ ഇല്ലാതെ തന്നെ സിനിമയിൽ സംഭവിക്കുന്നതെന്തെന്നു ശബ്ദരേഖയിലൂടെ നമുക്ക് മനസ്സിലാകുമായിരുന്നു. കഥാപാത്രങ്ങളുടെ വികാരങ്ങളും സംഘർഷങ്ങളും ചിത്രങ്ങളില്ലാതെ, ശബ്ദം കൊണ്ട് മാത്രം പുനഃസൃഷ്ടിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന ശബ്ദരേഖകൾ. വാക്കുകൾ കൊണ്ട് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന സങ്കൽപ്പചിത്രങ്ങളെ സൂചിപ്പിക്കാൻ വാങ്‌മയചിത്രം എന്നൊരു വാക്കു തന്നെയുണ്ട് മലയാളത്തിൽ. യഥാർത്ഥത്തിൽ മൾട്ടി ബീം എക്കോ സൗണ്ടർ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ഒരു വാങ്മയചിത്രമാണ്. കടലിന്റെ ശബ്ദരേഖ!


അധികവായനയ്ക്ക്

  1. https://dosits.org/people-and-sound/history-of-underwater-acoustics/the-first-studies-of-underwater-acoustics-the-1800s/

 

Leave a Reply