Скорость звука в океане

Скорость звука в океане [30] [c.1192]

К концу войны факторы, вызывающие изменения скорости звука в океане, были изучены и систематизированы. Во всех районах Мирового океана были получены экспериментальные данные скорости распространения звука, охватывающие все сезоны года, различные погодные условия и разные глубины. С использованием на ранних этапах методов лучевой акустики было исследовано влияние вертикального профиля скорости звука на траектории распространения акустических лучей. Различные типы траекторий акустических лучей были идентифицированы и им присвоены наименования, существующие по настоящее время. [c.19]

В общем случае скорость звука в океане может зависеть сложным образом от глубины и вдоль трассы распространения С = С (3-однако в большом числе случаев скорость существенно зависит от координаты (глубины) Зг и в меньшей мере от горизонтальной координаты ). Задача состоит в решении уравнения Гельмгольца для звукового давления [c.93]

В океане под гомогенным поверхностным слоем температура с возрастанием глубины сильно понижается (табл. 44.30), скорость звука также уменьшается, однако одновременное увеличение давления влечет за собой некоторое повышение скорости звука. В зависимости от стратификации температуры и солености на глубине 700—1300 м наблюдается минимум скорости звука. Отчетливые минимумы скорости звука отсутствуют там. где термическая стратификация незначительна. [c.1192]

Как показано в гл. 2, скорость звука в воде зависит от плотности и модуля объемной упругости. В частности с = V /ро-В океане, однако, ни модуль объемной упругости, ни плотность не являются постоянными. Плотность изменяется в некоторых пределах в зависимости от химического состава, а модуль объемной упругости зависит от температуры и давления. Наибольшее значение имеют вариации модуля объемной упругости. [c.112]

Скорость звука в плоскослоистом океане измерена в п точках с(г ) = —скорость звука на поверхности, с(г = = 2..... с(г ) = с ,. .., с(г ) = скорость звука вблизи дна. Предложить алгоритм построения лучевой картины, используя кусочно-линейную аппроксимацию скорости звука. [c.91]

Таким образом, при построении феноменологических теорий часто бывает удобно воспользоваться континуальным представлением, игнорируя атомную структуру вещества. Разумеется, именно так следует поступать, рассматривая истинно макроскопические процессы, например распространение звука в океане или прохождение света звезд через атмосферу и радиоволн в ионосфере. Материал рассматривается при этом как непрерывная среда, состав которой определяет локальную плотность, упругость, коэффициент отражения, диэлектрическую проницаемость и т. д., т. е. параметры, фигурирующие в волновом уравнении. Такой подход оправдан, так как здесь мы имеем дело с возмущениями, длина волны которых значительно превышает типичное расстояние между атомами. С другой стороны, в приложении к тепловым колебаниям или к движению электронов в неупорядоченной конденсированной среде континуальная трактовка редко бывает оправдана. Тем не менее математическое сходство этих задач с соответствующими задачами макроскопической физики наводит на мысль о том, что небесполезными могут оказаться и модели, в которых флуктуации плотности или вариации локального кристаллического порядка рассматриваются просто как физические причины изменений локального потенциала, плотности, скорости фононов и т. д. [c.134]

На формирование акустич. полей в океане заметное влияние оказывают случайные неоднородности скорости звука и неровности границы океана. От взволнованной поверхности океана часть звуковой энергии отражается в зеркальном направлении, при этом в сигнале появляется нерегулярная компонента, обусловленная перемещающимися неровностями поверхности, а частотный спектр его расширяется, В направлениях, отличных от зеркального, распространяются рассеянные компоненты сигнала. Коэф. рассеяния звука поверхностью океана (или дном) т— W/IS, где W — мощность звука, рассеянного участком поверхности площадью S в единицу телесного угла, / — интенсивность падающей звуковой волны. Величина М=10 Ig 7П наа. силой рассеяния. Сила рассеяния звука поверхностью океана в обратном направлении зависит от угла падения волны, её частоты, скорости ветра и составляет от —10 до —60 дБ. [c.462]

В различных океанах и морях слои, где скорость звука минимальна, могут находиться на разной глубине приведённая здесь глубина 1200 м относится к Атлантическому океану. В некоторых морях ось звукового канала может быть расположена на сравнительно небольших глубинах. [c.323]

Система акустического зондирования может быть применена и для исследования неоднородностей показателя преломления, вызванного турбулентностью в море, в том числе для исследования внутренних волн. Используя усовершенствованный эхолот, можно рассматривать слабые сигналы рассеяния звука от неоднородностей морской воды (изменение плотности, температуры, скорости звука, солености [30]). Весь этот цикл работ наряду с данными, полученными другими методами, показал, что об атмосфере и об океане лишь в самом грубом приближении можно говорить как [c.187]

В этой главе рассмотрено влияние границ раздела между слоями жидкости с различными характеристиками на распространение плоской акустической волны. В общем случае часть энергии плоской волны отражается от границы раздела, а часть проходит через нее. При этом возможно изменение направления движения фронта волны, называемое рефракцией. Особое влияние на распространение акустической энергии на большие расстояния оказывают потери, происходящие при отражении от поверхности и дна океана. В качестве введения в проблему определения особенностей распространения траекторий акустических лучей в океане рассматривается рефракция, возникающая в случае, если скорость звука является линейной функцией глубины. Целью этого анализа является построение акустических лучевых картин, определяющих изменение интенсивности акустического поля при изменении глубины и расстояния. [c.90]

В районах, удаленных от устьев рек или других источников пресной воды, соленость редко изменяется более, чем на доли промилле по всей глубине от поверхности до дна. Обычно средняя соленость в океане предполагается равной 35 /оо и в этом случае слагаемое в формуле (5.1), зависящее от солености, не влияет на скорость звука. Действительная соленость в океане и прилегающих морях может отличаться на несколько промилле [c.112]

Глубина минимальной скорости звука уменьшается с увеличением широты места. В Атлантическом океане, севернее 55° с. ш., вне районов Гольфстрима скорость звука минимальна вблизи или на поверхности океана, а изотермический слой воды, за исключением сезонных изменений, простирается до дна. На рис. 5.2 показан ряд профилей скорости звука, относящихся к различным широтам северной части Атлантического океана, отражающий суть явления, связанного с изменением широты места. Вместе с тем течения и другие природные факторы могут существенно искажать типичные характеристики, показанные на рис. 5.2. [c.114]

При существовании в океане профиля скорости звука, подобного изображенному на рис. 5.21, лучи, выходящие из источника звука, расположенного выше или ниже оси, осциллируют относительно оси канала. В глубоком море практический интерес представляет случай относительно близкого к поверхности расположения источника и приемника. Рассмотрим лучевую картину (рис. 5.22), аналогичную примеру, рассмотренному в п. 4.4.1, для источника вблизи поверхности. Если изобразить только те лучи, которые не пересекают поверхность и дно, можно увидеть, что они периодически возвращаются к поверхности в узких полосах по дальности, которые называют зонами конвергенции. В средних широтах расстояние между зонами обычно составляет от 60 до 70 км, а протяженность зон лежит в пределах 5... 10% от дистанции. Следует обратить внимание на то, что для существования зоны освещенности глубина моря должна быть достаточно большой, чтобы скорость звука у дна оказалась равной или большей, чем на поверхности. [c.130]

Рефракция — важнейший фактор, влияющий на распространение звука в атмосфере, в океане и в толще земли. Рефракционные эффекты могут наблюдаться также при распространении УЗ в изделиях, в материале к-рых скорость звука меняется по толщине (напр., вследствие поверхностной цементации). [c.268]

Пусть рефракция луча определяется неоднородностью скорости звука, связанной исключительно с увеличением гидростатического давления. Найти длину цикла 0 х и время пробега т по этому циклу. Сравнить это время с временем распространения Тд вдоль горизонтального луча на такую же дальность О в "однородном океане". Найти длину цикла и времена пробега для углов х = 5, 10, 20°. [c.95]

Па распространение звука в океане влияют разд. факторы как регулярного, так и случайного характера, к-рые зависят от свойств среды и характеристик поверхности и дна. Наиб, важная акустич. характеристика океаиич. среды — скорость звука, вертикальная и горизонтальная изменчивости к.рой в осн. определяют характер распространения звука в данном районе. Макс. относит, градиенты скорости звука по вертикали на три порядка превышают макс. относит, горизонтальные градиенты. Скорость звука в океане меняется в пределах 1450—1540 м/с её значение зависит в осн. от темп-ры, солёности, давления (глубины) повышение темп-ры воды на 1°С увеличивает скорость звука на 2—4 м/с, повышение солёности на i%Q — примерно на 1 м/с, повышение давления на 1 атм — примерно па 0,2 м/с. Вертик. изменение темп-ры до глубин в неск. [c.461]

РЕФРАКТОМЕТРИЯ — раздел оптич. техники, посвящённый методам и средствам измерения показателя прелоилевия п твёрдых, жидких и газообразных сред в разл. участках спектра оптич. излучения. Приборы для определения п наз, рефрактометрами. О методах Р. см. в СТ. Рефрактометр. рефракция волн — см. Преломление волн. РЕФРАКЦИЯ ЗВУКА (от позднелат. ге1гас1ю — преломление) — изменение направления распространения звука в неоднородной среде (атмосфера, океан, толща земли), скорость звука в к-рой является ф-цией координат. Ход лучей в данном случае определяется ур-вия-ми геометрической акустики. Звуковые лучи поворачивают всегда к слою с меньшей скоростью звука. Р. з. выражена тем сильнее, чем больше относит, градиент скорости звука. [c.386]

Звук в океане [26]. Скорость звука определяетси уравнением Лапласа v = У 7/рх, где — Ср / с р—плотность и у. — адиабатическая сжимаемость. Однако значения скорости звука, определенные по этой формуле, оказываются заниженными на 3—4 м1сек . Номограммы значений скорости звука в морской воде приведены в [28]. [c.1000]

Для жидкостей при вычислении звука приходится пользоваться опытными значениями адиабатного модуля объемной упругости. Так, для воды при 17°С Х1, = 2,12 10 рп = = 0,999 г см , т = 1 откуда <71,= 1,431-10 см сек, что прекрасно сходится с опытом. Несмотря на большую теплопроводность жидкостей по сравнению с газами, выравнивание температур в звуковой волне не успевает происходить, и распространение звука в жидкостях является, как и в газах, адиабатным процессом. Скорость звука в воде возрастает примерно на 4,5 м сек на 1 градус, а в зависимости от давления — приблизительно на 0,05 м сек на 1 атм или на 0,005 м сек на 1 м глубины. На глубинах 100—200 м (в теплых морях) и 1—1,5кж (в океанах) скорость звука имеет минимум. Так, в Тихом и Атлантическом океанах Ст1п = 1490 м сек, тогда как на поверхности океана в тропиках с =1530 м сек. Скорость звука в воде в зависимости от температуры и солености определяется эмпирической формулой [c.25]

РАДИОАКУСТИЧ.ЕСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, один из новейших методов определения положения кораблей в море на небольших расстояниях от суши, в основании которого лежит принцип вычисления пути прохождения -звука по времени распространения его в воде. Скорость звука в воде (см. Звук) после развития Р. с. послужила предметом многочисленных и весьма тш ательных исследований. В среднем эта скорость принимается 1 492 м/ск, при температуре воды +13° и солености ее 33,5 /оо> что приблизительно соответствует прохождению одной морской мили в IV3 ск. времени. Два типа приборов Р. с. можно считать установившимися в настояш ее время <1931 г.) 1) радиоакустические маяки (Европа, США, Японское море), дальность действия которых не превышает 20—24 км, и 2) радиоакустические опр е делители дистанций (США Атлантич. и Тихий океан), дающие иногда вполне благоприятные результаты на расстояниях даже свыше 100 миль. [c.372]

Поскольку луч загибается в сторону, где скорость звука минимальна, звуковые лучи, идущие под мальми углами к оси канала, концентрируются в канале и потери энергии значительно уменьшаются. Это обстоятельство приводит к интересному и практически важ-. ному явлению - сверхдальнему распространенгш звука в океане. [c.59]

Уровень шума в полосе частот от 10 до 100 Гц определяется плотностью судоходства и характеристиками дальнего распространения звука в океане в этом частотном диапазоне. Уровень низкочастотного звука, приходящего с больших расстояний, должен зависеть главным образом от рефракции звука при прохо-жденип зоны конвергенции и типа звукового канала. Шум, распространяющийся путями, приводящими к многократным донным отражениям, сильно затухает и, таким образом, не вносит большого вклада в поле окружающего шума. Следовательно, высокие уровни окружающего шума в низкочастотном диапазоне обычно наблюдаются при таких глубинах и профилях скорости звука, которые характеризуются наличием зон конвергенции. На рпс. 10.2 показан диапазон уровней, который можно ожидать для шумов отдаленного судоходства с учетом влияния [c.259]

Дисперсия скорости звука в атмосферё, в океане и в земной коре обусловлена неоднородностью среды и влиянием границ (дно и поверхность воды, земная поверхность). Эта дисперсия оказывает сильное влияние на распространение звука. При распространении в море сигнал, приходящий по воде (звук взрыва приходит раньше всего по земной коре, скорость звука в которой много больше, чем скорость звука в воде), начинается с волн, обладающих наименьшей фазовой скоростью, так как именно эти волны имеют наибольшую групповую скорость, а время прихода волн данной частоты определяется их групповой, а не фазовой скоростью. [c.87]

Волноводы встречаются и в природных условиях. Подводный волновод образуется слоем воды в океане, ограниченным сверху свободной поверхностью (практически идеальным отражателем) и снизу дном моря, скорость звука в котором больше скорости звука в воде. Еще более интересен волновод, создающийся в самой толще воды в силу слоистой неоднородности акустических свойств -воды океана по вертикали на некоторой глубине (обычно на нескольких сотнях метров под поверхностью) скорость звука в воде минимальна и возрастает кверху, где расположены прогреваемые солнцем слои воды (скорость звука в воде, в отличие от других жидкостей, растет с температурой), и книзу — вследствие повышения гидростатического давления (скорость звука во всех жидкостях растет с повышением давления). Слой, содержащий уровень минимальной скорости, явится волноводом, так как лучи, пересекающие этот уровень под малыми углами к горизонтали, рефра-гируя в более высоких и более глубоких слоях, возвращаются, как это мы видели в 57, к этому уровню. [c.231]

Из формул (1.4)-(1.6) видно, что изменения скорости звука в юре невелики. Действительно, при изменении температуры от О до ЗСЯС, т.е, практически во всем возможном интервале температур, скорость звука изменяется приблизительно на 6 . Однако даже такие малые изменения скорости приводят к существенным особенностям распространения звука в морях и океанах, о чем пойдет реш позднее. [c.10]

РЕФРАКЦИЯ ЗВУКА (от позднелат. refra tlo — преломление), искривление звук, лучей в неоднородной среде (атмосфера, океан), скорость звука в к-рой зависит от координат. Звук, лучи загибаются всегда в сторону слоя с меньшей скоростью звука, и рефракция выражена тем сильнее, чем больше градиент скорости звука. [c.647]

ПОДВОДНЫЙ ЗВУКОВОЙ КАНАЛ — природный ео.гноепд акустический, к-рый образуется в океане вследствие особого вида зависимости скорости звука от глубины. Скорость звука на нек-рой глубине, наз. осью П. 3. к., достигает мин. значения. При отходе от оси вверх скорость звука растёт в основном из-за повышения темп-ры воды, при отходе вниз увеличивается из-за роста гпдростатнч. давления (ниже оси П.з.к. темп-ра близка к постоянной рис., а). Осп. ха- [c.666]

Если источник звука расположен на оси П. з. к. или вблизи неё, то звуковые лучи, выходящие под небольшими углами к оси, вследствие рефракции звука будут вновь я вновь возвращаться к ней, т. е. будут захвачены П. з. к. (т. н. волноводное распространение рис., б). Чем больше разность значений скорости звука на поверхности и на оси П. з. к., тел1 в более широком интервале углов захватываются лучи, т. е. тем более эффективным будет П. з. к. При распространении в нём звуковые волны не касаются ни поверхности, ни дна океана и, следовательно, не рассеиваются и но поглощаются на его границах. Благодаря этому звук НЧ, для к-рых поглощение в морской воде весьма мало, может распространяться в П. з. к. на сотни и тысяча км ( сверхдальнее распространение). В одном из зкспери.ментов звук от небольших подводных взрывов регистрировался на расстоянии 19000 км. Способность звука распространяться по П. з, к. на большие расстояния имеет многочисленные практич. приложения. П.з, к. в океане был открыт в сер. 40-х гг. 20 в. [c.667]

Р. 3. в океане обусловлена пространств, цзмеие-ииями темп-р].1, солености и гидростатич. давлеиия. Относит, градиенты скорости звука ио глубине (максимальные) ирибл. в тысячу раз больше, чем в горизонт, направлении поэтому горизонт. Р. з. выражена существенно слабее, чем вертикальная, и может заметнее ироявит].ся лишь нри распростраиопип звука [c.443]

Если среда ке ьепо .ви кна, а имеется поток жидкости со скоростью (ветер в атмосаере, течение вода в океане), то звук, [c.59]

Переходная область между основным термоклином и глубоководным изотермическим слоем создает в океане эффект акустической линзы. В средних широтах эта область находится на глубине от 900 до 1200 м и содержит точку минимальной скорости звука. [c.129]

Ранние поверхностные волны больших периодов (1—4 мин) — это волны Лява, обозначаемые Lg или О (в честь Гутенберга). Волны Рэлея, обозначаемые Ьг регистрируются приборами, которые измеряют горизонтальную компоненту движения грунта. Как волны Рэлея, так и волны Лява подвержены дисперсии. Дисперсионные соотношения у них различные на континентальном и океаническом участке пути. Наивысшие скорости волн Лява порядка 4,5 км/с, волн Рэлея — 4,2 км/с. Короткопериодная волна Lg распространяется по континентальной коре без значительной диссипации, но не может проходить под океанами. Г-фаза отвечает сейсмической волне, распространяющейся со скоростью звука через океаны. [c.382]

Для океанических условий распространения звука на больших глубинах характерны некоторые особенности, которые связаны с наличием подводного звукового канала (ПЗК). Глубина оси ПЗК в океане I - 1,2 км, а в тропических районах она опускается до глубины 2 км. На рис.IX.10 показан случай, когда излучатель находится вблизи поверхности при наличии ПЗК на большой глубине (см.распределение скорости звука). На лучевой картине можно отчетливо видеть зональную структуру звукового поля, которая характеризуется последовательностью чередующихся облученных зон и зон геометрической тени( Тд, Та, ...). В зону тени не попадают "каналовые" лучИ которые не претерпевают отражений от дпа и поверхности. Отраженные же лучи, в общем, сильно ослабляются на значительном удалении. По мере приближения источншса звука к оси ПЗК протяженность зон тени уменьшается. При совпадении глубины излучателя с осью канала зоны теш исчезают вообще. При этом в точку приема, расположенную вблизи канала, так же придет шо-жество лучей. "Шоголучевость - одна из характерных особежос-тей распространения звука в ПЗК, что приводит к размыванию импульсных сигналов. [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...