a mély óceánban közepes szélességi fokon a leglassabb hangsebesség körülbelül 800-1000 méter mélységben fordul elő. Ezt hívják a hangsebesség minimumának. A minimális hangsebesség olyan hangcsatornát hoz létre, amelyben a hanghullámok nagy távolságokat tudnak megtenni. A hang a hangcsatornában fókuszálódik, mert a hanghullámok folyamatosan meghajlanak vagy megtörnek az alacsonyabb hangsebesség tartománya felé. Az a hang, amely egy forrásból felfelé halad a hangsebesség minimumán, visszahajlik a minimum felé. Hasonlóképpen, a forrásból lefelé haladó hang a minimum felé hajlik vissza.
a következő ábra két részből áll. A bal oldalon a hangsebesség diagramja a mélység függvényében. A hangsebesség minimumát 1000 méter mélységben mély hangcsatornának vagy történelmileg a SOFAR csatornának nevezzük. A SOFAR a SOund Fixing And Ranging rövidítése. A jobb oldalon vannak azok az utak, amelyeket hanghullámok követnek, amikor távolodnak a forrástól. Ezek a hullámok folyamatosan törnek a hangsebesség minimum felé.
grafikon, amely a hangsebességet és az utazás útját mutatja a vízoszlopon keresztül. A bal oldalon egy telek off hangsebesség függvényében mélység. A jobb oldalon vannak azok az utak, amelyeket hanghullámok követnek, amikor távolodnak az 1000 m mélységben, a hangcsatorna tengelyén található hangforrástól. Csak azok a sugarak jelennek meg, amelyek nem érik el az óceán felszínét vagy a tengerfenéket. A 2.3.ábrán munk et al., 1995.
ebben az ábrán a függőleges távolságok nagymértékben eltúlzottak a vízszintes távolságokhoz képest. Ez azt eredményezi, hogy a vízszintes szögek, amelyeknél a hanghullámok haladnak, sokkal meredekebbnek tűnnek, mint valójában. Az ábrán látható legmeredekebb utak a vízszintestől csak körülbelül 12-re vannak, és valójában majdnem vízszintesek.
csak bizonyos hanghullámok maradnak a hangcsatornában anélkül, hogy eltalálnák az óceán felszínét vagy a tengerfenéket. A forrástól felfelé haladó hanghullámok körülbelül 12-nél kisebb szögben vannak megtörve vissza a hangsebesség minimum felé, mielőtt valaha is elérnék a felületet. Hasonlóképpen, a hanghullámok, amelyek a forrástól lefelé haladnak, körülbelül 12-nél kisebb szögben, visszaverődnek a minimum felé, mielőtt valaha is elérnék a tengerfenéket. A forrástól meredekebb szögben felfelé induló hanghullámok még mindig megtörnek, de nem elég élesen ahhoz, hogy elkerüljék az óceán felszínét. Hasonlóképpen, a forrástól meredekebb szögben lefelé induló hanghullámok nem törnek elég élesen ahhoz, hogy elkerüljék a tengerfenék ütését.
a hang energiát veszít, amikor eléri az óceán felszínét vagy a tengerfenéket. Amikor a hang visszatükröződik az óceán durva felszínéről vagy a tengerfenékről, némi hangenergia szétszóródik és elvész. A hanghullám, amely sokszor eléri az óceán felszínét vagy a tengerfenéket, túl gyenge lesz ahhoz, hogy észlelhető legyen.
az a hang, amely nem éri el az óceán felszínét vagy a tengerfenéket, továbbra is elveszíti az abszorpció energiáját. Az alacsony frekvenciájú hangok azonban nagyon kevés energiát veszítenek az abszorpció miatt. Ennek eredményeként az alacsony frekvenciájú hangok, amelyek nem lépnek kölcsönhatásba az óceán felszínével vagy a tengerfenékkel, kimutathatók az óceánon keresztüli nagy távolságok megtétele után.
az abszorpció mennyisége a hang frekvenciájának növekedésével növekszik, ezért a magasabb frekvenciájú hangok csak rövidebb távolságokon észlelhetők. A hangok észlelésének távolsága a frekvenciától, a forrás hangjától és a háttér (környezeti) zajától függ.
a hangcsatornában haladó hanghullámok sok különböző utat követnek. Amikor a hangforrás és a Vevő a hangsebesség minimális mélységében helyezkedik el, az úgynevezett SOFAR vagy hangcsatorna tengely, a hanghullámok szinte egyenesen haladnak a tengelyen, és a tengely felett és alatt köröznek, majdnem elérve mind a felületet, mind az alját.
hangcsatorna tengely. A bal oldalon a hangsebesség profilja a közepes szélességektől. A jobb oldalon csak azok az utak jelennek meg, amelyek a hang 1000 m mélységű forrásból a 1000 m mélységű vevőhöz vezetnek, amely 210 km-re van a forrástól. Ezt a képet állítsa szembe a képpel az oldal teteje felé, ahol a hang által a hangforrásból megtett összes út látható. Munk et al. 1.1. Ábrájából adaptálva., 1995.
bár a hang minden irányban távolodik a hangforrástól, csak a forrástól távolodó hang olyan utakon éri el a vevőt egy adott helyen. Az ezeken a különböző utakon haladó hanghullámok kissé eltérő utazási idővel rendelkeznek. Egyetlen robbanásveszélyes forrás tehát számos különálló érkezésként hallható, ami a SOFAR sebességváltó jellegzetes aláírásához vezet a csúcspontjáig:
bump bump bump bump bump
a végső hangimpulzus általában a leghangosabb, és a hanghullámból származik, amely majdnem a hangcsatorna tengelyén halad. Bár ez a hanghullám a legrövidebb távolságot teszi meg, a hangsebesség-minimum közelében lévő régióban halad, ahol a hangsebesség a legalacsonyabb.
azok az utak, amelyeket a hang az óceán felszíne közelében lévő forráshoz vezet, meglehetősen eltérőek. Ha a mély hangcsatorna a felszínig terjed, akkor a forrástól majdnem vízszintesen távozó sugarak nem érik el az óceán felszínét vagy a tengerfenéket. Az ezeken az utakon haladó hangok nagy távolságokon észlelhetők, csakúgy, mint a mély forrástól távol eső hangok, amelyek nem lépnek kölcsönhatásba az óceán felszínével vagy a tengerfenékkel. A felszín közelében lévő forrásból származó hangutak összeállnak vagy konvergálnak, nagyobb hangnyomású régiókat hozva létre, körülbelül ugyanolyan mélységben, mint a forrás 50-60 km-enként. Ezeket a magasabb hangnyomású régiókat konvergenciazónáknak nevezzük. A konvergenciazónák között vannak alacsonyabb hangnyomású régiók, úgynevezett árnyékzónák.
a bal oldalon a hangsebesség diagramja a mélység függvényében. A jobb oldalon vannak azok az utak, amelyeket hanghullámok követnek, amikor távolodnak az 50 m mélységben található hangforrástól. Csak azok a sugarak jelennek meg, amelyek nem érik el az óceán felszínét vagy a tengerfenéket. A sugarak körülbelül 55 km-es távolságban térnek vissza a felszín közelében, konvergenciazónát alkotva. A sugarak nem érik el a forrás és a konvergencia zóna közötti felszín közelében lévő régiót, árnyékzónát képezve.
további linkek a dózisokhoz
- a SOFAR csatorna története
- minimális hangsebesség
- hangcsatorna változékonysága