- ГИДРОАКУСТИКА
- 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, вследствие чего под водой звук может распространяться на значительно большие расстояния, чем, напр., в воздухе. Так, в диапазоне частот 500—2000 Гц дальность распространения под водой звука ср. интенсивности достигает 15—20 км, а в диапазоне УЗ частот — 3—5 км. Звук мог бы распространяться и на значительно большие расстояния, однако в естеств. условиях, кроме затухания, обусловленного вязкостью воды, ослабление звука происходит за счёт рефракции звука и его рассеяния и поглощения разл. неоднородностями среды. Рефракция звука вызывается неоднородностью св-в воды, гл. обр. по вертикали, вследствие
. Рис. 1. Рефракция звука в воде: а — летом; б — зимой; слева — изменение скорости с глубиной.изменения с глубиной гидростатич. давления, солёности и темп-ры в результате неодинакового прогрева массы воды солнечными лучами. В результате скорость распространения звука изменяется с глубиной, причём закон изменения зависит от времени года (рис. 1), времени дня, глубины водоёма и ряда др. причин; напр., зимой дальность распространения звука больше, чем летом. Из-за рефракции образуются т. н. зоны тени (мёртвые зоны — рис. 1, а), т. е. области, расположенные недалеко от источника, в к-рых слышимость отсутствует.Рефракция, однако, может приводить не только к уменьшению, но и к увеличению дальности распространения звука (сверхдальнее распространение звука под водой). На нек-рой глубине под поверхностью воды находится слой, в к-ром звук распространяется с наименьшей скоростью; выше скорость звука увеличивается из-за повышения темп-ры, а ниже — вследствие увеличения гидростатич. давления с глубиной. Этот слой представляет собой своеобразный подводный звуковой канал. Луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз, вследствие рефракции возвращается в него обратно (рис. 2). Если поместить источник и приёмник звука в этом слое, то даже звук ср. интен сивности (напр., звуки взрыва небольших зарядов массой 1—2 кг) может быть зарегистрирован на расстояниях в сотни и тысячи км.
. Рис. 2. Распространение звука в подводном звук. канале: а — изменение скорости звука с глубиной; б — ход лучей в звук. канале.На распространение звука высокой частоты, в частности ультразвука, когда длины волн очень малы, оказывают влияние мелкие неоднородности, обычно имеющиеся в естеств. водоёмах: микроорганизмы, пузырьки газов и т. д. Они поглощают и рассеивают энергию звук. волн. В результате с повышением частоты звук. 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, к-рая явл. значит. помехой для ряда практич. применений Г., в частности для гидролокации. Пределы дальности распространения подводного звука лимитируются также т. н. собств. шумами моря, с одной стороны, возникающими от ударов волн на поверхности воды, от морского прибоя, от шума перекатываемой гальки и т. п., а с другой стороны, связанными с морской фауной (звуки, производимые рыбами и др. морскими животными).Г. получила широкое практич. применение, т. к. никакие виды эл.-магн. волн, включая и световые, не распространяются в воде (вследствие её значит. электропроводности) на сколько-нибудь значит. расстояния, поэтому звук явл. единств. возможным средством получения информации и средством связи под водой. Для этих целей пользуются как звук. частотами от 300 до 16 000 Гц, так и ультразвуковыми от 16 000 Гц и выше. Наиболее широко в Г. применяются эхолоты и гидролокаторы, к-рыми пользуются для навигац. целей (плавание вблизи скал, рифов и др.), для рыбопромысловой разведки, поисковых работ, для решения военных задач (поиски подводных лодок противника, бесперископная торпедная атака и т. д.). Пассивным средством подводного наблюдения служит шумопеленгатор.
Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
.
