In 1826 on Lake Geneva, Switzerland, Jean-Daniel Colladon, a physicist, and Charles-Francois Sturm, a mathematician, made the first recorded attempt to determine the speed of sound in water. Em sua experiência, o sino subaquático foi atingido simultaneamente com ignição de pólvora no primeiro barco. O som do sino e do flash da Pólvora foram observados a 16 km de distância no segundo barco., O tempo entre o flash de pólvora e o som alcançando o segundo barco foi usado para calcular a velocidade do som na água. Colladon e Sturm foram capazes de determinar a velocidade do som na água com bastante precisão com este método. J. D. Colladon, Souvenirs et Memoires, Albert-Schuchardt, Geneva, 1893.sabemos que o som viaja. A que velocidade viaja? O som viaja cerca de 1500 metros por segundo na água do mar. São aproximadamente 15 campos de futebol em um segundo. O som viaja muito mais lentamente no ar, a cerca de 340 metros por segundo, apenas 3 campos de futebol por segundo.,infelizmente, a resposta não é assim tão simples. A velocidade do som na água do mar não é um valor constante. Varia em uma pequena quantidade (alguns por cento) de lugar para lugar, estação para estação, de manhã à noite, e com a profundidade da água. Embora as variações na velocidade do som não sejam grandes, eles têm efeitos importantes na forma como o som viaja no oceano.
O que faz com que a velocidade sonora mude? É afetada pelas variáveis oceanográficas de temperatura, salinidade e pressão., Podemos olhar para o efeito de cada uma dessas variáveis na velocidade do som, focando em um ponto no oceano. Quando os oceanógrafos olham para a mudança de uma variável oceanográfica com a profundidade da água, chamam-lhe um perfil. Aqui vamos examinar o perfil de temperatura, o perfil de salinidade e o perfil de pressão. Semelhante ao perfil do seu rosto que dá uma vista lateral do seu rosto, um perfil Oceanográfico lhe dá uma vista lateral do oceano naquela localização de cima para baixo., Ele olha como essa característica do oceano muda à medida que você vai da superfície do mar direto para o fundo do mar. O local que vamos explorar é no meio do oceano profundo.
Aqui estão os perfis básicos para um local no oceano profundo e aberto aproximadamente a meio caminho entre o equador e o polo norte ou Sul. Nestes perfis, a temperatura diminui à medida que a água se aprofunda, enquanto a salinidade e a pressão aumentam com a profundidade da água., Aqui estamos nos referindo à pressão do oceano devido ao peso da água sobrelotada (pressão de equilíbrio), não à pressão associada a uma onda sonora, que é muito, muito menor. Em geral, a temperatura geralmente diminui com a profundidade, a salinidade pode aumentar ou diminuir com a profundidade, e a pressão sempre aumenta com a profundidade.
perfis de Profundidade do oceano aberto de temperatura, salinidade e densidade. Copyright University of Rhode Island.,
a partir destes perfis, pode-se ver que a temperatura muda uma grande quantidade, diminuindo de 20 graus Celsius (°c) perto da superfície em latitudes médias para 2 graus Celsius (°c) perto do fundo do oceano. Por outro lado, a salinidade muda apenas em uma pequena quantidade, de 34 para 35 unidades práticas de salinidade (PSU), aproximadamente 34 a 35 partes por mil (ppt). Finalmente, a pressão aumenta em uma grande quantidade, de 0 na superfície para 500 atmosferas (atm) na parte inferior.,a velocidade do som na água aumenta com o aumento da temperatura da água, aumento da salinidade e aumento da pressão (profundidade). O número aproximado de alteração na velocidade do som com uma alteração em cada propriedade é:
Temperatura de 1°C = 4,0 m/s
Salinidade 1PSU = 1,4 m/s
Profundidade (pressão) 1km = 17 m/s
Aqui está um típico perfil da velocidade do som para o fundo, o oceano aberto em latitudes médias.
perfil da velocidade do som na água. Observe a velocidade de som mínima a 1000 metros. Copyright University of Rhode Island.,
a diminuição da velocidade sonora perto da superfície deve-se à diminuição da temperatura. A velocidade do som na superfície é rápida porque a temperatura é alta do sol aquecendo as camadas superiores do oceano. À medida que a profundidade aumenta, a temperatura fica mais fria e mais fria até atingir um valor quase constante. Uma vez que a temperatura é agora constante, a pressão da água tem o maior efeito sobre a velocidade do som. Como a pressão aumenta com a profundidade, a velocidade do som aumenta com a profundidade., A salinidade tem um efeito muito menor na velocidade do som do que a temperatura ou pressão na maioria dos locais do oceano. Isto porque o efeito da salinidade na velocidade sonora é pequeno e as mudanças de salinidade no oceano aberto são pequenas. Perto da costa e nos estuários, onde a salinidade varia muito, a salinidade pode ter um efeito mais importante na velocidade do som na água.é importante compreender que a forma como o som viaja depende muito das condições do oceano., A velocidade do som mínima a cerca de 1000 metros de profundidade em latitudes médias cria um canal de som que permite viajar longas distâncias no oceano. A seção do canal SOFAR fornece mais informações sobre como a velocidade de som mínima foca as ondas sonoras no canal.
ligações adicionais em DOSITS
- Como é que o som percorre longas distâncias? O canal SOFAR