în oceanul adânc la latitudini medii, cea mai lentă viteză a sunetului are loc la o adâncime de aproximativ 800 până la 1000 de metri. Aceasta se numește viteza minimă a sunetului. Viteza minimă a sunetului creează un canal de sunet în care undele sonore pot parcurge distanțe lungi. Sunetul este focalizat în canalul sonor, deoarece undele sonore sunt îndoite continuu sau refractate spre regiunea cu viteză mai mică a sunetului. Sunetul care se deplasează în sus de la o sursă la viteza minimă a sunetului este îndoit înapoi spre minim. În mod similar, sunetul care se deplasează în jos de la sursă este îndoit înapoi spre minim.
figura următoare are două părți. În stânga este un grafic al vitezei sunetului în funcție de adâncime. Viteza sunetului minimă la o adâncime de 1000 de metri se numește canalul de sunet profund sau, mai istoric, canalul SOFAR. SOFAR standuri pentru fixarea sunetului și variind. În dreapta sunt căile urmate de unde sonore în timp ce se îndepărtează de sursă. Aceste unde sunt refractate continuu spre viteza minimă a sunetului.
grafic care arată viteza sunetului și calea de deplasare prin coloana de apă. În stânga este un complot off viteza sunetului în funcție de adâncime. În dreapta sunt căile urmate de unde sonore în timp ce se deplasează departe de o sursă de sunet situată la o adâncime de 1000 m, pe axa canalului sonor. Sunt afișate numai razele care nu lovesc suprafața oceanului sau fundul mării. Adaptat din Figura 2.3 în Munk și colab., 1995.
distanțele verticale din această figură sunt mult exagerate în comparație cu distanțele orizontale. Acest lucru face ca unghiurile de la orizontală la care se deplasează undele sonore să pară mult mai abrupte decât sunt cu adevărat. Cele mai abrupte căi prezentate în această figură sunt doar la aproximativ 12 de metri de orizontală și sunt în realitate aproape orizontale.
doar anumite unde sonore rămân în canalul sonor fără a lovi suprafața oceanului sau fundul mării. Undele sonore care se deplasează în sus de la sursă la unghiuri mai mici de aproximativ 12 centimi sunt refractate înapoi spre viteza minimă a sunetului înainte de a ajunge vreodată la suprafață. În mod similar, undele sonore care călătoresc în jos de la sursă la unghiuri mai mici de aproximativ 12 centimi vor fi refractate înapoi spre minim înainte de a ajunge vreodată pe fundul mării. Undele sonore care pornesc în sus de la sursă la unghiuri mai abrupte sunt încă refractate, dar nu suficient de puternic pentru a evita lovirea suprafeței oceanului. În mod similar, undele sonore care pornesc în jos de la sursă la unghiuri mai abrupte nu vor fi refractate suficient de brusc pentru a evita lovirea fundului mării.
sunetul pierde energie ori de câte ori atinge suprafața oceanului sau fundul mării. Ori de câte ori sunetul se reflectă de pe suprafața aspră a oceanului sau de pe fundul mării, o anumită energie sonoră este împrăștiată și pierdută. O undă sonoră care lovește de multe ori suprafața oceanului sau fundul mării va fi prea slabă pentru a fi detectată.
sunetul care nu atinge suprafața oceanului sau fundul mării va pierde în continuare energie la absorbție. Cu toate acestea, sunetele de joasă frecvență pierd foarte puțină energie din absorbție. Rezultatul este că sunetele de joasă frecvență care nu interacționează cu suprafața oceanului sau cu fundul mării pot fi detectate după călătoria pe distanțe lungi prin ocean.
cantitatea de absorbție crește pe măsură ce frecvența sunetului crește, iar sunetele de frecvență mai mare sunt, prin urmare, detectabile numai la distanțe mai scurte. Distanțele la care pot fi detectate sunetele depind de frecvență, de cât de tare este sursa și de cât de puternic este zgomotul de fundal (ambiental).
undele sonore care călătoresc în canalul de sunet urmează multe căi diferite. Când sursa de sunet și receptorul sunt situate la adâncimea vitezei minime a sunetului, numită axa SOFAR sau a canalului sonor, undele sonore se deplasează aproape drept în jos pe axă și circulă deasupra și dedesubtul axei, ajungând aproape atât la suprafață, cât și la fund.
axa canalului de sunet. În stânga, profilul vitezei sunetului de la latitudini medii. În partea dreaptă sunt afișate numai căile de sunet se deplasează de la o sursă la 1000m adâncime la un receptor la 1000m adâncime, care este de 210 km distanță de sursa. Contrastați această imagine cu imaginea spre partea de sus a paginii unde sunt afișate toate căile pe care un sunet le parcurge de la o sursă de sunet. Adaptat din figura 1.1 din Munk și colab., 1995.
deși sunetul se deplasează departe de o sursă de sunet în toate direcțiile, numai sunetul care se deplasează departe de o sursă pe căi care părăsesc sursa în unghiuri specifice va ajunge la un receptor într-o anumită locație. Undele sonore care călătoresc pe aceste căi diferite au timpi de călătorie ușor diferiți. Prin urmare, o singură sursă explozivă va fi auzită ca o serie de sosiri separate, ceea ce duce la semnătura caracteristică a unei transmisii SOFAR care se construiește până la punctul culminant:
bump bump bump bump
pulsul final al sunetului este de obicei cel mai puternic și provine de la unda sonoră care se deplasează aproape pe axa canalului sonor. Deși această undă sonoră parcurge cea mai scurtă distanță, se deplasează în regiunea din apropierea vitezei minime a sunetului, unde viteza sunetului este cea mai mică.
căile pe care sunetul le va lua pentru o sursă în apropierea suprafeței oceanului sunt destul de diferite. Dacă canalul sonor profund se extinde până la suprafață, razele care se îndepărtează de la sursă aproape orizontal nu vor lovi suprafața oceanului sau fundul mării. Sunetele care călătoresc pe aceste căi pot fi detectate la distanțe lungi, la fel cum este valabil și pentru sunetele care călătoresc departe de o sursă profundă care nu interacționează cu suprafața oceanului sau cu fundul mării. Căile sonore dintr-o sursă din apropierea suprafeței se reunesc sau converg, creând regiuni cu presiune sonoră mai mare la aproximativ aceeași adâncime ca sursa la fiecare 50-60 km distanță de ea. Aceste regiuni cu presiune acustică mai mare se numesc zone de convergență. Între zonele de convergență, există regiuni cu presiune sonoră mai mică numite zone de umbră.
în stânga este un grafic al vitezei sunetului în funcție de adâncime. În dreapta sunt căile urmate de unde sonore în timp ce se deplasează departe de o sursă de sunet situată la o adâncime de 50 m. Sunt afișate numai razele care nu lovesc suprafața oceanului sau fundul mării. Razele se reunesc în apropierea suprafeței la o distanță de aproximativ 55 km, formând o zonă de convergență. Razele nu ajung în regiunea din apropierea suprafeței dintre sursă și zona de convergență, formând o zonă de umbră.
link-uri suplimentare pe DOSITS
- istoria canalului SOFAR
- viteza sunetului minim
- variabilitatea canalului de sunet