Главная страница > Что такое гидроакустика :

Что такое гидроакустика .
Википедия

Гидроакустика — раздел акустики, изучающий распространение звуковых волн в реальной водной среде (в океанах, морях, озёрах и т. д.) для целей подводной локации, связи и т. п.

Главная особенность подводных звуков — их малое затухание, вследствие чего под водой звуки могут распространяться на значительно большие расстояния, чем, например, в воздухе.

Кроме затухания, обусловленного свойствами самой воды, на дальность распространения звуков под водой сказываются рефракция звука, его рассеяние и поглощение различными неоднородностями среды.

Рефракция звука (искривление пути звукового луча)

Скорость распространения звука изменяется с глубиной, причём изменения зависят от времени года и дня, глубины водоёма и ряда других причин.

Звуковые лучи, выходящие из источника под некоторым углом к горизонту, изгибаются, причём направление изгиба зависит от распределения скоростей звука в среде:
* летом, когда верхние слои теплее нижних, лучи изгибаются книзу и в большинстве отражаются от дна, теряя при этом значительную долю своей энергии;
* зимой, когда нижние слои воды сохраняют свою температуру, между тем как верхние слои охлаждаются, лучи изгибаются кверху и многократно отражаются от поверхности воды, при этом теряется значительно меньше энергии. Поэтому зимой дальность распространения звука больше, чем летом.

Вследствие рефракции могут образоваться мёртвые зоны — области, расположенные недалеко от источника, в которых слышимость отсутствует.

Наличие рефракции может приводить и к увеличению дальности распространения звука — явлению сверхдальнего распространения звуков под водой.

На некоторой глубине под поверхностью воды находится слой, в котором звук распространяется с наименьшей скоростью; выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже — вследствие увеличения гидростатического давления с глубиной.

Этот слой представляет собой своеобразный подводный звуковой канал. Луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз, вследствие рефракции всегда стремится попасть в него обратно.
* Если поместить источник и приёмник звука в этом слое, то даже звуки средней интенсивности (например, взрывы небольших зарядов в 1—2 кг) могут быть зарегистрированы на расстояниях в сотни и тысячи км.
* Если расположенть источник и приёмник звука у поверхности, то в этом случае лучи, рефрагируя книзу, заходят в глубоководные слои, где они отклоняются кверху и выходят снова к поверхности на расстоянии в несколько десятков км от источника. Далее картина распространения лучей повторяется и в результате образуется последовательность вторичных освещенных зон, которые обычно прослеживаются до расстояний в несколько сотен км.

Явление сверхдальнего распространения звука в море было открыто независимо американскими учёными М. Ивингом и Дж. Ворцелем (1944) и советскими учёными Л. М. Бреховских и Л. Д. Розенбергом (1946).

Рассеяние и поглощение звука неоднородностями среды

На распространение звуков высокой частоты, когда длины волн очень малы, оказывают влияние мелкие неоднородности, обычно имеющиеся в естественных водоёмах: пузырьки газов, микроорганизмы и т. д.

Эти неоднородности действуют двояким образом: они поглощают и рассеивают энергию звуковых волн. В результате с повышением частоты звуковых колебаний дальность их распространения сокращается. Особенно сильно этот эффект заметен в поверхностном слое воды, где больше всего неоднородностей.

Рассеяние звука неоднородностями, а также неровностями поверхности воды и дна вызывает явление подводной реверберации, сопровождающей посылку звукового импульса: звуковые волны, отражаясь от совокупности неоднородностей и сливаясь, дают затягивание звукового импульса, продолжающееся после его окончания.

Пределы дальности распространения подводных звуков так же ограничиваются собственными шумами моря, имеющими двоякое происхождение:
* часть шумов возникает от ударов волн на поверхности воды, от морского прибоя, от шума перекатываемой гальки и т. п.;
* другая часть связана с морской фауной (звуки, производимые рыбами и др. морскими животными).

Применение гидроакустики

Гидроакустика получила широкое практическое применение, ибо никакие виды электромагнитных волн не распространяются в воде (вследствие её электропроводности) на сколько-нибудь значительном расстоянии, и звук поэтому является единственным возможным средством связи под водой.

Для этих целей пользуются звуковыми частотами от 300 до 10000 гц и ультразвуками от 10000 гц и выше. В качестве излучателей и приёмников в звуковой области используются электродинамические и пьезоэлектрические излучатели и гидрофоны, а в ультразвуковой — пьезоэлектрические и магнитострикционные.

Наиболее существенные применения гидроакустики:
* эхолоты;
* гидролокаторы;
* Шумопеленгатор (пассивное средство подводного наблюдения) — определяет направление источника шума.
* Использование акустики в бассейне (дома или в тренировочном центре по синхронному плаванию)
* Тренировка морских животных

Смотри также

* Рефракция звука
* Тимошенко, Владимир Иванович

Ссылки

* [http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/010/195.htm Статья «Гидроакустика»] в БСЭ, 3-е изд.

См. также в других словарях:

  • Гидроакустика — ж. 1. Раздел акустики, в котором изучаются законы распространения звуковых волн в водной среде. 2. Гидроакустическая аппаратура… (Современный толковый словарь русского языка Ефремовой)
  • гидроакустика — жен. hydroacoustics… (Большой англо-русский и русско-английский словарь)
  • ГИДРОАКУСТИКА — (от гидро... и акустика) - изучает особенности распространения, отражения и затухания звуковых волн в реальной водной среде - морях, океанах, озерах и др. - в основном для целей подводной локации, связи и т.… (Большой Энциклопедический словарь)
  • Гидроакустика — (от Гидро... и Акустика) раздел акустики, изучающий распространение звуковых волн в реальной водной среде (в океанах, морях, озёрах и т.д.) для целей подводной локации, связи и т.п. Существенная особенность подводных звуков их малое затухание,… (Большая советская энциклопедия)
  • гидроакустика — ж.hidroac?stica f… (Большой испано-русский и русско-испанский словарь)
  • ГИДРОАКУСТИКА — (от греч. hydor вода и акустика), раздел акустики, в к-ром с целью подводной локации, связи и т. п. изучается распространение звук. волн в водной среде (в океанах, морях, озёрах и т. д.). Особенность подводных звуков их слабое затухание,… (Физический энциклопедический словарь)
  • гидроакустика — и, ж.Раздел акустики, занимающийся изучением распространения звуков в воде.… (Малый академический словарь)