Vuonna 1826 Lake Geneva, Sveitsi, Jean-Daniel Colladon, fyysikko, ja Charles-François Sturm, matemaatikko, teki ensimmäinen kirjattu yrittää määrittää äänen nopeus vedessä. Heidän kokeessaan vedenalaiseen kelloon osui samanaikaisesti ruudin sytytys ensimmäisessä veneessä. Kellon ja ruudin välähdyksen ääni havaittiin 10 kilometrin päässä toisella veneellä., Ruudin välähdyksen ja toiseen veneeseen saapuvan äänen välistä aikaa käytettiin veden äänennopeuden laskemiseen. Colladon ja Sturm pystyivät määrittämään äänen nopeuden vedessä melko tarkasti tällä menetelmällä. J. D. Colladon, Souvenirs et Memoires, Albert-Schuchardt, Geneve, 1893.
tiedämme, että ääni kulkee. Kuinka nopeasti se kulkee? Ääni kulkee merivedessä noin 1 500 metriä sekunnissa. Se on noin 15 jalkapallokenttää päästä päähän sekunnissa. Ääni kulkee paljon hitaammin ilmassa on noin 340 metriä sekunnissa, vain 3 jalkapallokentät toinen.,
valitettavasti vastaus ei todellakaan ole aivan niin yksinkertainen. Äänen nopeus merivedessä ei ole vakioarvo. Se vaihtelee pienen määrän (muutaman prosentin) mukaan paikasta toiseen, vuodenajasta vuodenaikaan, aamusta iltaan ja veden syvyyden mukaan. Vaikka äänennopeuden vaihtelut eivät ole suuria, niillä on merkittäviä vaikutuksia siihen, miten ääni kulkee meressä.
mikä tekee äänennopeuden muutoksen? Siihen vaikuttavat lämpötilan, suolaisuuden ja paineen merentutkimusmuuttujat., Voimme tarkastella kunkin muuttujan vaikutusta äänennopeuteen keskittymällä yhteen kohtaan meressä. Kun merentutkijat katsovat veden syvyydellä olevan merentutkimusmuuttujan muutosta, he kutsuvat sitä profiiliksi. Tässä tarkastelemme lämpötilaprofiilia, suolapitoisuusprofiilia ja paineprofiilia. Samoin kuin kasvojesi profiili, joka antaa sivunäkymän kasvoistasi, merentutkimusprofiili antaa sinulle sivunäkymän kyseisestä paikasta ylhäältä alas., Se katsoo, miten tämä meren ominaisuus muuttuu, kun siirryt meren pinnalta suoraan merenpohjaan. Tutkimamme paikka on keskellä syvää valtamerta.
Tässä ovat perus profiilit sivuston syvä, avomerellä noin puolessa välissä päiväntasaajan ja Pohjois-tai etelänavalle. Näissä profiileissa lämpötila laskee veden syvetessä samalla kun suolapitoisuus ja paine kasvavat veden syvyyden myötä., Täällä me puhumme meressä paine painosta johtuen yläpuolisen veden (tasapaino paine), ei paineita, jotka liittyvät äänen aalto, joka on paljon, paljon pienempi. Yleensä lämpötila laskee yleensä syvyydellä, suolapitoisuus voi joko kasvaa tai laskea syvyydellä, ja paine kasvaa aina syvyydellä.
Syvyys profiilit alkaen avomerellä lämpötila, suolapitoisuus ja tiheys. Rhode Islandin tekijänoikeusyliopisto.,
Mistä näitä profiileja, se voidaan nähdä, että lämpötilan muutoksia suuri määrä, vähentää 20 astetta Celsius (°C) lähellä pintaa puolivälissä leveysasteilla 2 astetta Celsius (°C) lähellä meren pohjaan. Toisaalta, suolapitoisuus muuttuu vain pieni määrä, 34 35 Käytännön Suolapitoisuus Yksikköä (PSU), noin 34 35 promillea (ppt). Lopuksi paine kasvaa paljon, 0 pinnalta 500 ilmakehään (atm) alareunassa.,
äänen nopeus vedessä kasvaa veden lämpötilan noustessa, suolapitoisuuden kasvaessa ja paineen kasvaessa (syvyys). Äänen nopeuden likimääräinen muutos jokaisen ominaisuuden muutoksella on:
lämpötila 1°C = 4,0 m/s
suolaisuus 1psu = 1,4 m/s
syvyys (paine) 1km = 17 m/S
tässä on tyypillinen äänennopeusprofiili syvälle, avoimelle valtamerelle keskileveysasteilla.
äänen nopeuden profiili vedessä. Huomaa äänen nopeus vähintään 1000 metriä. Rhode Islandin tekijänoikeusyliopisto.,
äänen nopeuden lasku lähellä pintaa johtuu lämpötilan laskusta. Äänennopeus pinnalla on nopea, koska lämpötila on korkea siitä, että aurinko lämmittää meren ylempiä kerroksia. Syvyyden kasvaessa lämpötila kylmenee ja kylmenee, kunnes se saavuttaa lähes vakioarvon. Koska lämpötila on nyt vakio, veden paineella on suurin vaikutus äänennopeuteen. Koska paine kasvaa syvyyden, äänen nopeus kasvaa syvyyden., Suolaisuus vaikuttaa äänennopeuteen huomattavasti vähemmän kuin lämpötila tai paine useimmissa paikoissa meressä. Tämä johtuu siitä, että suolaisuuden vaikutus äänennopeuteen on pieni ja suolapitoisuuden muutokset avomerellä pieniä. Lähellä rantaa ja suistoissa, joissa suolapitoisuus vaihtelee suuresti, suolapitoisuudella voi olla tärkeämpi vaikutus veden äänen nopeuteen.
on tärkeää ymmärtää, että äänen kulkutapa riippuu hyvin paljon meren olosuhteista., Äänen nopeus vähintään noin 1000 metrin syvyyteen puolivälissä leveysasteilla luo hyvän kanavan, jonka avulla ääni matkustaa pitkiä matkoja meressä. SOFAR Channel-osio tarjoaa lisätietoa siitä, miten äänennopeuden vähimmäismäärä tarkentaa ääniaaltoja kanavaan.
Lisää Linkkejä DOSITS
- Miten ääni matkustaa pitkiä matkoja? Sofarin kanava