РЕФРАКЦИЯ ЗВУКА

РЕФРАКЦИЯ ЗВУКА

       

(от позднелат. refractio — 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.

Р. з. в атмосфере обусловлена пространств. изменениями темп-ры воздуха, скорости и направления ветра. С высотой темп-ра обычно понижается (до высот 15—20 км) и скорость звука уменьшается, поэтому лучи от источника звука, находящегося вблизи земной поверхности, загибаются кверху и звук, начиная с нек-рого расстояния, перестаёт быть слышен (рис. 1, а). Если же темп-ра воздуха с высотой увеличивается (температурная инверсия, часто возникающая ночью), то лучи загибаются книзу и звук распространяется на большие расстояния (рис. 1, б).

Рис. 1. а — ход звук. лучей при убывании темп-ры с высотой; б — ход звук. лучей при возрастании темп-ры с высотой.

При распространении звука против ветра лучи загибаются кверху, а при распространении по ветру — к земной поверхности, что существенно улучшает слышимость звука во втором случае (рис. 2). Р. з. в верх. слоях атмосферы может привести к образованию зон молчания и зон аномальной слышимости.

Р. з. в океане связана с пространств. изменениями темп-ры, солёности и гидростатич. давления.

Рис. 2. Влияние ветра на ход звук. лучей.

Она обуславливает образование подводного звук. канала, зон тени, фокусировку звука и ряд др. особенностей распространения звука (см. ГИДРОАКУСТИКА).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

РЕФРАКЦИЯ ЗВУКА

(от позднелат. refractio - преломление) - изменениенаправления распространения звука в неоднородной среде (атмосфера, океан, <толща земли), скорость звука в к-рой является ф-цией координат. Ход лучейв данном случае определяется ур-ниями геометрической акустики. Звуковыелучи поворачивают всегда к слою с меньшей скоростью звука. Р. з. выраженатем сильнее, чем больше относит. градиент скорости звука.

Р. з. в атмосфере обусловлена пространственными изменениями темп-рывоздуха, скорости и направления ветра. С высотой темп-pa воздуха обычнопонижается (до высоты 10-15 км), поэтому скорость звука в верхних слояхвоздушной среды меньше, чем в нижних, и лучи от источника звука, находящегосявблизи земной поверхности, загибаются кверху. Звук, начиная с нек-рогорасстояния, перестаёт быть слышен у земной поверхности (зона молчания, <или звуковой тени, рис. 1, а). Если темп-pa воздуха с высотой увеличивается(т. н. температурная инверсия, часто возникающая ночью), то лучи поворачиваюткнизу и звук распространяется на большие расстояния (рис. 1, б). Дальностьслышимости при этом может значительно увеличиться за счёт многократныхотражений, если звук распространяется над хорошо отражающим участком земнойповерхности, напр. над водой (рис. 1, в).

Рис. 1. Ход звуковых лучей: а - при убывании, б - при возрастаниитемпературы с высотой; в - ход луча над хорошо отражающей поверхностьюпри температурной инверсии.

Приземный слой, в к-ром концентрируется звуковая энергия, является природным волноводом акустическим. Повышение темп-ры с высотой в слоях, лежащихвыше 20 км, при нормальном её ходе в нижних слоях может привести к образованиюзоны аномальной слышимости, расположенной на большем расстоянии от источниказвука, чем зона молчания. Может быть неск. следующих друг за другом зонмолчания и зон аномальной слышимости.

В приземном слое атмосферы скорость ветра с высотой увеличивается. Поэтомупри распространении звука против ветра лучи загибаются кверху, а при распространениипо ветру - к земной поверхности, что значительно улучшает слышимость вовтором случае (рис. 2). Распределение ветра оказывает также существ. влияниена формирование зон молчания и зон аномальной слышимости.

Рис. 2. Влияние ветра на ход звуковых лучей.

Р. з. в океане обусловлена пространственными изменениями темп-ры, солёностии гидростатич. давления. Относит. градиенты скорости звука по глубине (максимальные)прибл. в 1000 раз больше, чем в горизонтальном направлении, поэтому горизонтальнаяР. з. выражена значительно слабее, чем вертикальная, и может заметно проявитьсялишь при распространении звука на очень большие расстояния или в областяхсхождения тёплого и холодного течений, а также в окрестностях айсбергови зонах внутр. волн и синоптич. вихрей. Вертикальная Р. в. в океане обусловливаетряд явлений: волноводное распространение и фокусировку звука, образованиезон геом. тени и вторичный выход к поверхности океана звуковых лучей, вышедшихиз излучателя книзу и распространяющихся первоначально в глубинных слоях(см. Гидроакустика). Последнее явление аналогично образованию зонаномальной слышимости в атмосфере.

Лит.: Э к к а р т К., Гидродинамика океана и атмосферы, пер. <с англ., М., 1963; Акустика океана, под ред. Л. М. Бреховских, М., 1974;Г о с с а р д Э., X у к У., Волны в атмосфере, пер. с англ., М., 1978;Бреховских Л. М., Л ы с а н о в Ю. П., Теоретические основы акустики океана, <Л., 1982. Ю. П. Лысанов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.