Все о море
Сайт-энциклопедия о море
Как распространяется звук в морской воде?
В отличие от воздуха, вода слабо поглощает энергию звуковых волн, звук в водной толще океана может распространяться на чрезвычайно большие расстояния (на многие тысячи километров). Скорость звука в воде не зависит от его частоты. Например, высокочастотный свист дельфина распространяется с той же скоростью, что и низкочастотная «песня» горбатого кита, Радиоволны, наоборот, очень сильно поглощаются водой, и их невозможно использовать для подводного изучения океана.
Благодаря перечисленным особенностям распространения звука в морской воде, он широко используется для подводной связи, навигации, обнаружения различных объектов и многих других практических и научных целей. Особое значение имеют ультразвуковые волны (с частотой более 20 тыс. герц), которые могут посылаться излучателями направленно.
Скорость звука в морской воде изменяется от 1400 до 1550 м/с. Средняя его скорость равна 1500 м/с, что в 4-5 раз превышает скорость звука в атмосфере. С увеличением температуры, солености и давления (глубины) она возрастает, причем наиболее под влиянием температуры, Например, при изменении температуры на 1 °С скорость звука в морской воде меняется на 4,4 м/с, с увеличением солености на 1 % - на1,2 м/с и при возрастанни глубины на 100 м - на 1,75 м/с.
Изменение скорости звука в морской воде вследствие неоднородности ее физико-химических характеристик, особенно по вертикали, приводит к преломлению (искривлению) траектории звуковых лучей - рефракции. При этом звуковые лучи всегда искривляются выпуклостью в ту сторону, где скорость звука меньше (в сторону более теплых слоев воды).
B Мировом океане, кроме полярных районов, характерное понижение температуры с глубиной в верхнем слое способствует уменьшению скорости звука. Однако начиная с определенной глубины температура и соленость мало меняются по вертикали, скорость звука здесь достигает минимума, а потом начинает возрастать. Благодаря рефракции звуковые лучи, посланные горизонтально, концентрируются в слое минимальной скорости и распространяются на большое расстояние, пока не уменьшится их энергия. Это явление, впервые установленное советскими учеными в конце сороковых годов, наблюдается во всем Мировом океане на различных глубинах и получило название подводного звукового канала (ПЗК). ПЗК представляет собой такой слой в толще воды, в пределах которого, подобно волноводу (каналу), концентрируется акустическая энергия. Открытие подводного звукового канала стало началом новой науки - акустики океана, которая сейчас успешно развивается.
Как используют большую скорость звука в морской воде? Гидроакустические приборы, с помощью которых измеряют глубины и расстояния до подводных объектов, основаны на принципе измерения времени, необходимого для прохождения звука от вибратора прибора до объекта и обратно. Современные гидроакустические приборы способны обнаружить в глубинах океана на расстоянии в несколько километров крошечный пузырек воздуха и определить его величину, Вертикально направленные издучатели и приемники ультразвука - эхолоты - позволяют измерять глубину моря, обнаруживать косяки рыб, изучать рельеф дна и структуру данных отложений. Горизонтально направленные гидролокаторы обнаруживают предметы, отражающие звук. Ультразвук используется для управления автономными приборами и получения информации от них. Например, наиболее совершенный метод измерений глубинных течений в океане основан на применении подводных буев, перемещающихся вместе с массами воды. Акустический метод наблюдения за перемещением буя дает возможность получить точные данные о величине и направлении течения. Как известно, связь между морскими животными осуществляется с помощью ультразвука, поэтому гидроакустика применяется и для биологических исследований.
Акустика -- не только уникальное средство связи в условиях океана. Большой интерес для науки представляет изучение шумов океана. Многоголосый хор глубин рассказывает ученым о самых разных сторонах жизни океана. Колоссальные возможности акустики в познании тайн океана далеко еще не использованы. Использование звука помогает раскрыть тайны Мирового океана.
Благодаря перечисленным особенностям распространения звука в морской воде, он широко используется для подводной связи, навигации, обнаружения различных объектов и многих других практических и научных целей. Особое значение имеют ультразвуковые волны (с частотой более 20 тыс. герц), которые могут посылаться излучателями направленно.
Скорость звука в морской воде изменяется от 1400 до 1550 м/с. Средняя его скорость равна 1500 м/с, что в 4-5 раз превышает скорость звука в атмосфере. С увеличением температуры, солености и давления (глубины) она возрастает, причем наиболее под влиянием температуры, Например, при изменении температуры на 1 °С скорость звука в морской воде меняется на 4,4 м/с, с увеличением солености на 1 % - на1,2 м/с и при возрастанни глубины на 100 м - на 1,75 м/с.
Изменение скорости звука в морской воде вследствие неоднородности ее физико-химических характеристик, особенно по вертикали, приводит к преломлению (искривлению) траектории звуковых лучей - рефракции. При этом звуковые лучи всегда искривляются выпуклостью в ту сторону, где скорость звука меньше (в сторону более теплых слоев воды).
B Мировом океане, кроме полярных районов, характерное понижение температуры с глубиной в верхнем слое способствует уменьшению скорости звука. Однако начиная с определенной глубины температура и соленость мало меняются по вертикали, скорость звука здесь достигает минимума, а потом начинает возрастать. Благодаря рефракции звуковые лучи, посланные горизонтально, концентрируются в слое минимальной скорости и распространяются на большое расстояние, пока не уменьшится их энергия. Это явление, впервые установленное советскими учеными в конце сороковых годов, наблюдается во всем Мировом океане на различных глубинах и получило название подводного звукового канала (ПЗК). ПЗК представляет собой такой слой в толще воды, в пределах которого, подобно волноводу (каналу), концентрируется акустическая энергия. Открытие подводного звукового канала стало началом новой науки - акустики океана, которая сейчас успешно развивается.
Как используют большую скорость звука в морской воде? Гидроакустические приборы, с помощью которых измеряют глубины и расстояния до подводных объектов, основаны на принципе измерения времени, необходимого для прохождения звука от вибратора прибора до объекта и обратно. Современные гидроакустические приборы способны обнаружить в глубинах океана на расстоянии в несколько километров крошечный пузырек воздуха и определить его величину, Вертикально направленные издучатели и приемники ультразвука - эхолоты - позволяют измерять глубину моря, обнаруживать косяки рыб, изучать рельеф дна и структуру данных отложений. Горизонтально направленные гидролокаторы обнаруживают предметы, отражающие звук. Ультразвук используется для управления автономными приборами и получения информации от них. Например, наиболее совершенный метод измерений глубинных течений в океане основан на применении подводных буев, перемещающихся вместе с массами воды. Акустический метод наблюдения за перемещением буя дает возможность получить точные данные о величине и направлении течения. Как известно, связь между морскими животными осуществляется с помощью ультразвука, поэтому гидроакустика применяется и для биологических исследований.
Акустика -- не только уникальное средство связи в условиях океана. Большой интерес для науки представляет изучение шумов океана. Многоголосый хор глубин рассказывает ученым о самых разных сторонах жизни океана. Колоссальные возможности акустики в познании тайн океана далеко еще не использованы. Использование звука помогает раскрыть тайны Мирового океана.
