w głębokim oceanie na średnich szerokościach geograficznych najwolniejsza prędkość dźwięku występuje na głębokości około 800 do 1000 metrów. Nazywa się to minimalną prędkością dźwięku. Minimalna prędkość dźwięku tworzy kanał dźwiękowy, w którym fale dźwiękowe mogą podróżować na duże odległości. Dźwięk jest skupiony w kanale dźwiękowym, ponieważ fale dźwiękowe są stale wygięte lub załamane w kierunku obszaru niższej prędkości dźwięku. Dźwięk, który porusza się w górę od źródła przy minimalnej prędkości dźwięku, jest wygięty do tyłu w kierunku minimum. Podobnie dźwięk, który przemieszcza się w dół od źródła, jest wyginany z powrotem do minimum.
poniższy rysunek składa się z dwóch części. Po lewej stronie znajduje się wykres prędkości dźwięku jako funkcja głębokości. Minimalna prędkość dźwięku na głębokości 1000 metrów nazywana jest kanałem głębokiego dźwięku lub, bardziej historycznie, kanałem SOFARA. SOFAR oznacza mocowanie dźwięku i zakres. Po prawej stronie znajdują się ścieżki, po których podążają fale dźwiękowe, gdy oddalają się od źródła. Fale te są nieustannie załamywane w kierunku minimalnej prędkości dźwięku.
wykres pokazujący prędkość dźwięku i ścieżkę podróży przez słup wody. Po lewej stronie znajduje się wykres prędkości dźwięku jako funkcji głębokości. Po prawej stronie znajdują się ścieżki, po których fale dźwiękowe oddalają się od źródła dźwięku znajdującego się na głębokości 1000 m, na osi kanału dźwiękowego. Pokazane są tylko promienie, które nie uderzają w powierzchnię oceanu lub dno morskie. Na podstawie rysunku 2.3 W Munk et al., 1995.
odległości pionowe na tym rysunku są znacznie przesadzone w porównaniu z odległościami poziomymi. Powoduje to, że kąty z poziomu, przy których poruszają się fale dźwiękowe, wyglądają znacznie bardziej stromo niż w rzeczywistości. Najbardziej strome ścieżki pokazane na tym rysunku są tylko około 12° od poziomu i są w rzeczywistości prawie poziome.
tylko niektóre fale dźwiękowe pozostają w kanale dźwiękowym bez uderzenia o powierzchnię oceanu lub dno morskie. Fale dźwiękowe poruszające się w górę od źródła pod kątem mniejszym niż około 12° są załamywane z powrotem w kierunku minimalnej prędkości dźwięku, zanim dotrą do powierzchni. Podobnie, fale dźwiękowe poruszające się w dół od źródła pod kątem mniejszym niż około 12° będą refrakowane z powrotem w kierunku minimum, zanim kiedykolwiek dotrą do dna morskiego. Fale dźwiękowe, które zaczynają się w górę od źródła pod bardziej stromymi kątami, są nadal załamywane, ale nie na tyle Ostro, aby uniknąć uderzenia w powierzchnię oceanu. Podobnie, fale dźwiękowe, które zaczynają się w dół od źródła pod bardziej stromymi kątami, nie będą załamywane wystarczająco gwałtownie, aby uniknąć uderzenia w dno morskie.
dźwięk traci energię, gdy uderza w powierzchnię oceanu lub dna morskiego. Ilekroć dźwięk odbija się od szorstkiej powierzchni oceanu lub dna morskiego, część energii dźwiękowej jest rozpraszana i tracona. Fala dźwiękowa, która wielokrotnie uderza w powierzchnię oceanu lub dna morskiego, będzie zbyt słaba, aby ją wykryć.
dźwięk, który nie uderzy w powierzchnię oceanu lub dna morskiego, nadal straci energię na absorpcję. Dźwięki o niskiej częstotliwości tracą jednak niewiele energii na absorpcję. W rezultacie dźwięki o niskiej częstotliwości, które nie oddziałują z powierzchnią oceanu lub dna morskiego, mogą być wykrywane po podróży na duże odległości przez ocean.
ilość absorpcji wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości dźwięku, a dźwięki o wyższej częstotliwości są zatem wykrywalne tylko na krótszych odległościach. Odległości, przy których można wykryć Dźwięki, zależą od częstotliwości, głośności źródła i głośności szumu tła (otoczenia).
fale dźwiękowe poruszające się w kanale dźwiękowym podążają wieloma różnymi ścieżkami. Gdy źródło dźwięku i odbiornik znajdują się na głębokości minimalnej prędkości dźwięku, zwanej osią SOFARU lub kanału dźwiękowego, fale dźwiękowe poruszają się prawie prosto w dół osi i obracają się nad i pod osią, prawie docierając zarówno do powierzchni, jak i dna.
oś kanału dźwiękowego. Po lewej stronie Profil prędkości dźwięku ze średnich szerokości geograficznych. Po prawej stronie pokazane są tylko ścieżki dźwięku podróżujące ze źródła na głębokości 1000m do odbiornika na głębokości 1000m, który jest oddalony od źródła o 210 km. Kontrast tego obrazu z obrazem w górnej części strony, gdzie wszystkie ścieżki dźwięku podróżuje ze źródła dźwięku są wyświetlane. Na podstawie rysunku 1.1 Munka et al., 1995.
chociaż dźwięk oddala się od źródła dźwięku we wszystkich kierunkach, tylko dźwięk oddalający się od źródła po ścieżkach, które opuszczają źródło pod określonym kątem, dotrze do odbiornika w określonym miejscu. Fale dźwiękowe poruszające się po tych różnych ścieżkach mają nieco inny czas podróży. Pojedyncze źródło materiału wybuchowego będzie zatem słyszalne jako szereg oddzielnych przylotów, prowadzących do charakterystycznej sygnatury transmisji SOFAROWEJ do jej kulminacji:
bump bump bump bump
końcowy impuls dźwięku jest zazwyczaj najgłośniejszy i pochodzi z fali dźwiękowej, która porusza się prawie po osi kanału dźwiękowego. Chociaż ta fala dźwiękowa przemierza najkrótszą odległość, podróżuje w regionie blisko minimalnej prędkości dźwięku, gdzie prędkość dźwięku jest najniższa.
ścieżki, które dźwięk poprowadzi do źródła w pobliżu powierzchni oceanu są zupełnie inne. Jeśli głęboki kanał dźwiękowy rozciąga się na powierzchnię, promienie, które odchodzą od źródła prawie poziomo, nie uderzą w powierzchnię oceanu ani dna morskiego. Dźwięki poruszające się po tych ścieżkach mogą być wykrywane na długich dystansach, podobnie jak w przypadku dźwięków podróżujących z dala od głębokiego źródła, które nie oddziałują z powierzchnią oceanu lub dna morskiego. Ścieżki dźwiękowe ze źródła w pobliżu powierzchni łączą się lub zbiegają, tworząc obszary o wyższym ciśnieniu akustycznym na mniej więcej tej samej głębokości co Źródło co 50-60 km od niego. Te regiony o wyższym ciśnieniu akustycznym nazywane są strefami konwergencji. Pomiędzy strefami konwergencji znajdują się obszary o niższym ciśnieniu akustycznym zwane strefami cienia.
po lewej stronie znajduje się wykres prędkości dźwięku jako funkcja głębokości. Po prawej stronie znajdują się ścieżki, po których fale dźwiękowe oddalają się od źródła dźwięku znajdującego się na głębokości 50 m. Pokazane są tylko promienie, które nie uderzają w powierzchnię oceanu lub dno morskie. Promienie powracają w pobliżu powierzchni w odległości około 55 km, tworząc strefę konwergencji. Promienie nie docierają do obszaru w pobliżu powierzchni między źródłem a strefą konwergencji, tworząc strefę cienia.
dodatkowe linki dotyczące DOSITÓW
- Historia kanału SOFAR
- minimalna prędkość dźwięku
- zmienność kanału dźwiękowego