Распространение звука в океане

Вода является упругой средой, и поэтому в ней хорошо распространяются продольные упругие колебания, в частности звуковые. Механизм распространения звука в воде состоит в том, что периодические сжатия и разрежения, создаваемые вибрирующим источником звука, передаются в виде продольных волн.

Из физики известно, что скорость c распространения продольных колебаний в сплошной упругой среде с плотностью р описывается формулой:
(4.8)
с2 м кг
Результаты расчетов по этой формуле из-за трудности точного определения входящих в нее параметров не всегда хорошо согласуются с непосредственными измерениями скорости звука в море. Погрешность достигает 5 м/с. Поэтому были предложены эмпирические формулы, дающие более точные значения скорости звука.
Скорость звука в море зависит от температуры, солености и давления, поскольку от них зависят параметры, входящие в формулу (4.8). Эта зависимость выражается более наглядно в эмпирических формулах, из которых наибольшее распространение в настоящее время получили формулы Дель-Г россо и Вильсона. Первая из них имеет вид:
с-а, + а2Г -а3Г2 +а4Т° +a5(S-Sc)-a6(S-Sc)T +              ^
+а7(S -SC)T4 -а8(S -Sc)4 (l + а9Т -awT2) + аир
р- давление, дб, Sc= 35 %о, (Х| = 1448,6 мх'1, а3=4,618 м с'|'(°С)'1, а3= 0,0523 м с1(°С)'2, а.,= 0.00023 м с'|'(°С)'3, а5= 1,25 м с'1 (%о)1, а, = 0.011 мх"|-(%о'°С)'1, а7= 2,7-Ю'8, м-с'-(%о)''-(0С)

а8 = 2,010-7, мх-Д%»)-4, а = 0,577 (°С)-1, аш = -0,0072 (°С)-2, ап = 0,0175 (дб)-1.
Вычисленная по этой формуле скорость звука отличается от фактической менее чем на 1 м/с. Еще более высокая точность достигается по формуле Вильсона, состоящей из 23 слагаемых. Расчеты по ней проводятся с помощью таблиц, в которых сгруппированы поправки на температуру, соленость и давление.

Из формулы (4.9) видно, что скорость звука в океане зависит от температуры, солености и давления (глубины):
S она увеличивается с увеличением температуры на переменную величину, составляющую примерно 4,4 м/c на 1 °С;
S она также увеличивается на 1,2 м/c по мере возрастания солености воды на 1 %о, и, наконец,
S она увеличивается с глубиной на 1,70 м/c на 100 м.
Так как соленость и температура воды в Мировом океане меняются от места к месту и от сезона к сезону, то и условия распространения звука в море меняются. Скорость звука в океанах может колебаться от 1450 до 1570 м/с.
В отличие от воздуха, вода слабо поглощает энергию звуковых колебаний. Кроме того, скорость звука в воде практически не зависит от частоты колебаний. Радиоволны, наоборот, настолько сильно поглощаются водой, что использование их для связи на расстоянии больше нескольких десятков метров практически нецелесообразно.
Эти особенности морской воды обусловили широкое использование звука для подводной связи.
Особое значение имеют ультразвуковые волны (с частотой более 20 тыс. Гц), которые могут посылаться излучателями направленно. По сути, ультразвук в океане выполняет функции, во многом аналогичные радиоволнам в атмосфере. Вертикально направленные излучатели и приемники ультразвука - эхолоты - позволяют измерять глубину моря, обнаруживать косяки рыб, изучать структуру донных отложений и рельеф дна. Горизонтально направленные гидролокаторы позволяют обнаруживать предметы, отражающие звук. Ультразвук используется для управления автономными приборами и получения информации от них. Связь между морскими животными осуществляется с помощью ультразвука, поэтому гидроакустика применяется и для биологических исследований. 

Еще по теме Распространение звука в океане:

1. Северный Ледовитый океан
2. ИНДИЙСКИЙ ОКЕАН
3. АТЛАНТИЧЕСКИЙ ОКЕАН
4. ПО МАТЕРИКАМ И ОКЕАНАМ
5. Глава V ТИХИЙ ОКЕАН[62]
6. Температура и циркуляция воды в Мировом океане
7. Циркуляция воды в Мировом океане
8. Распространение
9. 4.2 Распространение оводов лошадей в регионе
10. Основные особенности распространения по территории
11. НАВОЗ —ИСТОЧНИК РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ
12. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОНЛАТРЫ В РАЗЛИЧНЫХ БИОТОПАХ
13. Глава I. ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛОСЯ
14. Некоторые типы распространения
15. 18.4. РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ПАРАЗИТИЗМА В ПРИРОДЕ