In the deep ocean at mid-latitudes, the slowest sound speed occurs at a depth of about 800 to 1000 meters. Isto é chamado de velocidade de som mínima. A velocidade mínima do som cria um canal de som no qual as ondas sonoras podem viajar longas distâncias. O som é focado no canal de som porque as ondas sonoras são continuamente dobradas, ou refratadas, em direção à região de menor velocidade sonora. O som que viaja para cima a partir de uma fonte à velocidade de som mínima é dobrado para trás em direção ao mínimo. Da mesma forma, o som que viaja para baixo da fonte é dobrado para trás em direção ao mínimo.
a figura que se segue tem duas partes. À esquerda está um gráfico de velocidade sonora em função da profundidade. A velocidade de som mínima a uma profundidade de 1000 metros é chamado de canal de som profundo ou, mais historicamente, o canal SOFAR. SOFAR significa fixação de Som e variando. À direita estão os caminhos seguidos por ondas sonoras enquanto viajam para longe da fonte. Estas ondas são continuamente refratadas em direção à velocidade de som mínima.
gráfico mostrando a velocidade sonora e o caminho de viagem através da coluna de água. À esquerda é um gráfico fora da velocidade sonora em função da profundidade. À direita estão os caminhos seguidos por ondas sonoras à medida que se afastam de uma fonte sonora localizada a uma profundidade de 1000 m, no eixo do canal de som. Apenas os raios que não atingem a superfície do oceano ou o fundo do mar são mostrados. Adaptado da figura 2.3 em Munk et al., 1995.
as distâncias verticais nesta figura são muito exageradas em comparação com as distâncias horizontais. Isto faz com que os ângulos da horizontal em que as ondas sonoras viajam pareçam muito mais íngremes do que realmente são. Os caminhos mais íngremes mostrados nesta figura estão apenas a cerca de 12° da horizontal e são, na realidade, quase horizontais.Apenas certas ondas sonoras permanecem no canal sonoro sem atingir a superfície do oceano ou o fundo do mar. Ondas sonoras que viajam para cima a partir da fonte em ângulos inferiores a 12° são refratadas para trás em direção à velocidade de som mínima antes de atingir a superfície. Da mesma forma, ondas sonoras que viajam para baixo da fonte em ângulos de menos de 12° serão refratadas de volta para o mínimo antes de atingir o fundo do mar. Ondas sonoras que começam para cima a partir da fonte em ângulos mais íngremes ainda são refratadas, mas não o suficiente para evitar atingir a superfície do oceano. Da mesma forma, ondas sonoras que começam para baixo da fonte em ângulos mais íngremes não serão refratadas o suficiente para evitar atingir o fundo do mar.
o som perde energia sempre que atinge a superfície oceânica ou o fundo do mar. Sempre que o som reflete da superfície do oceano áspero ou do fundo do mar, alguma energia sonora é dispersa e perdida. Uma onda sonora que atinge a superfície do oceano ou o fundo do mar muitas vezes será muito fraca para ser detectada.
som que não atinge a superfície do oceano ou fundo do mar ainda perderá energia para absorção. No entanto, os sons de baixa frequência perdem muito pouca energia para a absorção. O resultado é que sons de baixa frequência que não interagem com a superfície do oceano ou fundo do mar podem ser detectados depois de viajar longas distâncias através do oceano.
a quantidade de absorção aumenta à medida que a frequência do som aumenta, pelo que os sons de frequência mais elevada só são detectáveis a distâncias mais curtas. As distâncias a que os sons podem ser detectados dependem da frequência, quão alta é a fonte, e quão alto é o ruído de fundo (ambiente).
ondas sonoras que viajam no canal de som seguem muitos caminhos diferentes. Quando a fonte sonora e o receptor estão localizados na profundidade do mínimo de velocidade sonora, chamado de eixo do canal de som ou SOFAR, as ondas sonoras viajam quase diretamente para baixo do eixo e ciclo acima e abaixo do eixo, quase alcançando tanto a superfície quanto o fundo.
eixo do canal de som. À esquerda, perfil de Velocidade do som das latitudes médias. À direita são mostrados apenas os caminhos o som viaja de uma fonte a 1000m de profundidade para um receptor a 1000m de profundidade que está a 210km da fonte. Contraste esta imagem com a imagem para o topo da página, onde todos os caminhos de um som viaja a partir de uma fonte de som são mostrados. Adaptado da figura 1.1 de Munk et al., 1995.
embora o som viaja longe de uma fonte sonora em todas as direções, apenas o som que viaja longe de uma fonte em caminhos que deixam a fonte em ângulos específicos irá chegar a um receptor em um local específico. As ondas sonoras que viajam nestes diferentes caminhos têm tempos de viagem ligeiramente diferentes. Uma única fonte explosiva será, portanto, ouvida como uma série de chegadas separadas, levando à assinatura característica de um edifício de transmissão SOFAR até ao seu clímax:
bump bump bump bump
o pulso final do som é tipicamente o mais alto e vem da onda de som que viaja quase no eixo do canal de som. Embora esta onda sonora percorra a distância mais Curta, viaja na região perto da velocidade mínima do som, onde a velocidade do som é mais baixa.
os caminhos que o som vai tomar para uma fonte perto da superfície do oceano são bastante diferentes. Se o canal de som profundo se estende até a superfície, os raios que se afastam da fonte quase horizontalmente não atingirão a superfície do oceano ou o fundo do mar. Sons que viajam por esses caminhos podem ser detectados em longas distâncias, assim como é verdade para sons que viajam longe de uma fonte profunda que não interagem com a superfície do oceano ou fundo do mar. Caminhos sonoros de uma fonte próxima à superfície se unem, ou convergem, criando regiões de maior pressão sonora a cerca da mesma profundidade que a fonte a cada 50-60 km de distância dela. Estas regiões de maior pressão sonora são chamadas de zonas de convergência. Entre as zonas de convergência, há regiões de menor pressão sonora chamadas zonas sombra.
à esquerda está um gráfico de velocidade sonora em função da profundidade. À direita estão os caminhos seguidos por ondas sonoras à medida que se afastam de uma fonte sonora localizada a uma profundidade de 50 m. Apenas os raios que não atingem a superfície do oceano ou o fundo do mar são mostrados. Os raios se unem perto da superfície a um alcance de cerca de 55 km, formando uma zona de convergência. Os raios não atingem a região perto da superfície entre a fonte e a zona de convergência, formando uma zona de sombra.
ligações adicionais sobre DOSITS
- História do canal SOFAR
- velocidade sonora mínima
- variabilidade do canal sonoro