I 1826 på Lake geneva, Geneve, Sveits, Jean-Daniel Colladon, en fysiker, og Charles-Francois Sturm, en matematiker, laget den første registrerte forsøk på å finne ut lydens hastighet i vann. I deres eksperiment, undersjøisk bell ble truffet samtidig med tenning av kruttet på den første båten. Lyden av bjelle og flash fra krutt ble observert 10 miles unna, på den andre båten., Tiden mellom krutt flash og lyden nådde den andre båten ble brukt til å beregne lydens hastighet i vann. Colladon og Sturm var i stand til å avgjøre lydens hastighet i vann ganske nøyaktig med denne metoden. J. D. Colladon, Souvenirs et Memoires, Albert-Schuchardt, geneva, Geneve, 1893.
Vi vet at lyd reiser. Hvor fort vil det reise? Lyd reiser ca 1500 meter per sekund i sjøvann. Det er ca 15 fotballbaner ende-til-ende i ett sekund. Lyd reiser mye mer sakte i luft, på ca 340 meter per sekund, bare 3 fotballbaner et sekund.,
Dessverre, svaret er egentlig ikke ganske enkelt. Lydens hastighet i sjøvann er ikke en konstant verdi. Det varierer med en liten mengde (noen få prosent) fra sted til sted, sesong til sesong, morgen til kveld, og med dybde. Selv om variasjonene i lydens hastighet er ikke store, de har viktige effekter på hvordan lyd reiser i havet.
Hva gjør lyden hastighet endre? Det er påvirket av oseanografiske variabler som temperatur, saltholdighet og trykk., Vi kan se på effekten av hver av disse variablene på lyd hastighet ved å fokusere på ett sted i havet. Når havforskere se på endring av en oseanografiske variabel med vanndybde, de kaller det en profil. Her vil vi undersøke temperatur profil, salinitet profil, og trykk profil. Lik profil for ditt åsyn, som gir en side-visning av ditt ansikt, en oseanografiske profilen gir deg en side utsikt over havet på det stedet fra topp til bunn., Den ser på hvordan det er et karakteristisk trekk av havet endringer som du går fra havoverflaten rett ned til havbunnen. Stedet vi kommer til å utforske er i midten av deep ocean.
Her er grunnleggende profiler for et område i den dype, åpent hav omtrent halvveis mellom ekvator og Nord-eller sydpolen. I disse profilene, temperatur reduseres etter hvert som vannet blir dypere mens saltholdighet og trykk øker med dybde., Her refererer vi til havet press på grunn av vekten av den overliggende vann (likevekt press), ikke press forbundet med en lydbølge, noe som er mye, mye mindre. Generelt, temperatur vanligvis avtar med dybden, saltholdighet kan enten øke eller redusere med dybde, og trykk alltid øker med dybden.
Dybde profiler fra det åpne hav av temperatur, saltholdighet og tetthet. Copyright University of Rhode Island.,
Fra disse profilene, det kan bli sett på som temperaturendringer en stor mengde, synkende fra 20 grader Celsius (°C) nær overflaten i midten av breddegrader til 2 grader Celsius (°C) nær bunnen av havet. På den annen side, saltholdighet endringer av kun en liten mengde, fra 34 til 35 Practical Salinity Units (PSU), ca 34 35 deler per tusen (ppt). Til slutt, trykket øker med en stor mengde, fra 0 på overflaten til 500 atmosfære (atm) nederst.,
lydens hastighet i vann øker med økende vanntemperatur, økt saltholdighet og økende press (dybde). Omtrentlig endring i lydens hastighet med en endring i hver bolig er:
Temperaturen 1°C = 4.0 m/s
Saltholdighet 1PSU = 1.4 m/s
Dybde (presset) 1 km = 17 m/s
Her er en typisk lyd hastighet profil for dype, åpne havet i midten av breddegrader.
Profil av hastighet av lyd i vann. Merk lyden hastighet på minimum 1000 meter. Copyright University of Rhode Island.,
nedgangen i lyd hastighet nær overflaten er på grunn av synkende temperatur. Lyden hastighet på overflaten er rask fordi temperaturen er høy fra solen varmer de øvre lagene av havet. Som dybden øker, øker temperaturen blir kaldere og kaldere før det kommer et nesten konstant verdi. Siden temperaturen er nå konstant, trykket av vann har den største effekten på lyd hastighet. Fordi blodtrykket øker med dybden, lyd hastigheten øker med dybden., Saltholdighet har en mye mindre effekt på lyd hastighet enn temperatur eller trykk på de fleste steder i havet. Dette er fordi effekten av salt på lyd hastighet er små og saltholdighet endringer i det åpne havet er små. Nær kysten og i elvemunninger, der saltholdigheten varierer sterkt, saltholdighet kan ha en mer viktig effekt på lydens hastighet i vann.
Det er viktig å forstå at veien lyd reiser er veldig mye avhengig av forholdene i havet., Lyden minimum hastighet på omlag 1000 meter dybde i midten av breddegrader skaper en lyd-kanal som lar lyd reise lange avstander i havet. Den SOFAR Kanal Delen inneholder mer informasjon om hvordan lyden hastighet minimum fokuserer lydbølger inn i kanalen.
Flere Linker på DOSITS
- Hvordan høres reise lange avstander? Den SOFAR Kanal