en 1826 en el lago de Ginebra, Suiza, Jean-Daniel Colladon, un físico, y Charles-Francois Sturm, un matemático, hicieron el primer intento registrado para determinar la velocidad del sonido en el agua. En su experimento, la campana submarina fue golpeada simultáneamente con la ignición de la pólvora en el primer barco. El sonido de la campana y el destello de la pólvora se observaron a 10 millas de distancia en el segundo barco., El tiempo entre el destello de la pólvora y el sonido que llegaba al segundo barco se utilizó para calcular la velocidad del sonido en el agua. Colladon y Sturm fueron capaces de determinar la velocidad del sonido en el agua con bastante precisión con este método. J. D. Colladon, Souvenirs et Memoires, Albert-Schuchardt, Ginebra, 1893.
sabemos que el sonido viaja. ¿Qué tan rápido viaja? El sonido viaja unos 1500 metros por segundo en agua de mar. Eso es aproximadamente 15 campos de fútbol de punta a punta en un segundo. El sonido viaja mucho más lentamente en el aire, a unos 340 metros por segundo, solo 3 campos de fútbol por segundo.,
desafortunadamente, la respuesta no es tan simple. La velocidad del sonido en el agua de mar no es un valor constante. Varía en una pequeña cantidad (un pequeño porcentaje) de un lugar a otro, de una estación a otra, de la mañana a la noche y con la profundidad del agua. Aunque las variaciones en la velocidad del sonido no son grandes, tienen efectos importantes en cómo el sonido viaja en el océano.
¿Qué hace que la velocidad del sonido cambie? Se ve afectada por las variables oceanográficas de temperatura, salinidad y presión., Podemos ver el efecto de cada una de estas variables en la velocidad del sonido, centrándose en un punto en el océano. Cuando los oceanógrafos observan el cambio de una variable oceanográfica con la profundidad del agua, lo llaman un perfil. Aquí examinaremos el perfil de temperatura, el perfil de salinidad y el perfil de presión. Al igual que el perfil de su cara que da una vista lateral de su cara, un perfil Oceanográfico le da una vista lateral del océano en esa ubicación de arriba a abajo., Observa cómo esa característica del Océano cambia a medida que avanzamos desde la superficie del mar hasta el fondo marino. El lugar que vamos a explorar está en medio del océano profundo.
Aquí están los perfiles básicos para un sitio en el océano profundo, abierto aproximadamente a mitad de camino entre el ecuador y el Polo Norte O Sur. En estos perfiles, la temperatura disminuye a medida que el agua se profundiza, mientras que la salinidad y la presión aumentan con la profundidad del agua., Aquí nos estamos refiriendo a la presión del Océano debida al peso del agua suprayacente (presión de equilibrio), no a la presión asociada a una onda de sonido, que es mucho, mucho más pequeña. En general, la temperatura generalmente disminuye con la profundidad, la salinidad puede aumentar o disminuir con la profundidad, y la presión siempre aumenta con la profundidad.
perfiles de profundidad del océano abierto de temperatura, salinidad y densidad. Copyright University of Rhode Island.,
de estos perfiles, se puede ver que la temperatura cambia en gran medida, disminuyendo de 20 grados Celsius (°C) cerca de la superficie en latitudes medias a 2 grados Celsius (°C) cerca del fondo del Océano. Por otro lado, la salinidad cambia solo en una pequeña cantidad, de 34 a 35 unidades prácticas de salinidad (PSU), aproximadamente de 34 a 35 partes por mil (ppt). Finalmente, la presión aumenta en una gran cantidad, de 0 en la superficie a 500 atmósferas (atm) en la parte inferior.,
la velocidad del sonido en el agua aumenta con el aumento de la temperatura del agua, el aumento de la salinidad y el aumento de la presión (profundidad). El cambio aproximado en la velocidad del sonido con un cambio en cada propiedad es:
temperatura 1°C = 4.0 m/s
salinidad 1psu = 1.4 m/s
profundidad (presión) 1km = 17 m/s
Aquí hay un perfil de velocidad de sonido típico para el océano profundo y abierto en latitudes medias.
Perfil de velocidad del sonido en el agua. Tenga en cuenta la velocidad mínima del sonido a 1000 metros. Copyright University of Rhode Island.,
la disminución de la velocidad del sonido cerca de la superficie se debe a la disminución de la temperatura. La velocidad del sonido en la superficie es rápida porque la temperatura es alta debido al sol que calienta las capas superiores del Océano. A medida que aumenta la profundidad, la temperatura se vuelve más y más fría hasta que alcanza un valor casi constante. Dado que la temperatura ahora es constante, la presión del agua tiene el mayor efecto sobre la velocidad del sonido. Debido a que la presión aumenta con la profundidad, la velocidad del sonido aumenta con la profundidad., La salinidad tiene un efecto mucho menor en la velocidad del sonido que la temperatura o la presión en la mayoría de los lugares en el océano. Esto se debe a que el efecto de la salinidad en la velocidad del sonido es pequeño y los cambios de salinidad en el océano abierto son pequeños. Cerca de la costa y en los estuarios, donde la salinidad varía mucho, la salinidad puede tener un efecto más importante en la velocidad del sonido en el agua.
Es importante entender que la forma en que el sonido viaja depende en gran medida de las condiciones del Océano., La velocidad mínima del sonido a aproximadamente 1000 metros de profundidad en latitudes medias crea un canal de sonido que permite que el sonido viaje largas distancias en el océano. La sección del canal SOFAR proporciona más información sobre cómo la velocidad mínima del sonido enfoca las ondas de sonido en el canal.
enlaces adicionales en DOSITS
- ¿Cómo el sonido viaja largas distancias? El canal SOFAR