În 1826 pe Lacul Geneva, Elveția, Jean-Daniel Colladon, un fizician, și Charles-Francois Sturm, un matematician, a făcut prima înregistrate încercare de a determina viteza sunetului în apă. În experimentul lor, clopotul subacvatic a fost lovit simultan cu aprinderea prafului de pușcă pe prima barcă. Sunetul clopotului și al fulgerului din praful de pușcă au fost observate la 10 mile distanță pe a doua barcă., Timpul dintre blițul prafului de pușcă și sunetul care ajunge la a doua barcă a fost folosit pentru a calcula viteza sunetului în apă. Colladon și Sturm au reușit să determine viteza sunetului în apă destul de precis cu această metodă. J. D. Colladon, Souvenirs et Memoires, Albert-Schuchardt, Geneva, 1893.
știm că sunetul călătorește. Cât de repede călătorește? Sunetul călătorește aproximativ 1500 de metri pe secundă în apa de mare. Asta înseamnă aproximativ 15 terenuri de fotbal de la capăt la capăt într-o secundă. Sunetul călătorește mult mai lent în aer, la aproximativ 340 de metri pe secundă, doar 3 terenuri de fotbal pe secundă.,din păcate, răspunsul nu este chiar atât de simplu. Viteza sunetului în apa de mare nu este o valoare constantă. Acesta variază cu o cantitate mică (câteva procente) de la un loc la altul, sezon la sezon, dimineața până seara și cu adâncimea apei. Deși variațiile vitezei sunetului nu sunt mari, ele au efecte importante asupra modului în care sunetul călătorește în ocean.
ce face ca viteza sunetului să se schimbe? Este afectată de variabilele oceanografice ale temperaturii, salinității și presiunii., Ne putem uita la efectul fiecăreia dintre aceste variabile asupra vitezei sunetului concentrându-ne pe un singur loc din ocean. Când oceanografii privesc schimbarea unei variabile oceanografice cu adâncimea apei, o numesc profil. Aici vom examina profilul de temperatură, profilul de salinitate și profilul de presiune. Similar cu profilul feței dvs. care oferă o vedere laterală a feței dvs., un profil Oceanografic vă oferă o vedere laterală a oceanului în acea locație de sus în jos., Se uită la modul în care această caracteristică a oceanului se schimbă pe măsură ce mergeți de la suprafața mării direct până la fundul mării. Locul pe care urmează să-l explorăm este în mijlocul oceanului adânc.
aici sunt profile de bază pentru un site în adânc, ocean deschis aproximativ jumătate de drum între Ecuator și Polul Nord sau Sud. În aceste profiluri, temperatura scade pe măsură ce apa devine mai adâncă, în timp ce salinitatea și presiunea cresc odată cu adâncimea apei., Aici ne referim la presiunea oceanică datorată greutății apei suprapuse (presiunea de echilibru), nu la presiunea asociată cu o undă sonoră, care este mult, mult mai mică. În general, temperatura scade de obicei cu adâncimea, salinitatea poate crește sau scădea cu adâncimea, iar presiunea crește întotdeauna cu adâncimea.
profile de Adâncime din largul oceanului de temperatură, salinitate și densitate. Universitatea drepturilor de autor din Rhode Island.,din aceste profiluri, se poate observa că temperatura schimbă o cantitate mare, scăzând de la 20 de grade Celsius (°C) în apropierea suprafeței în latitudinile medii la 2 grade Celsius (°C) în apropierea fundului oceanului. Pe de altă parte, salinitatea se schimbă doar cu o cantitate mică, de la 34 la 35 de unități practice de salinitate (PSU), aproximativ 34 până la 35 de părți la mie (ppt). În cele din urmă, presiunea crește cu o cantitate mare, de la 0 la suprafață la 500 atmosfere (atm) în partea de jos.,viteza sunetului în apă crește odată cu creșterea temperaturii apei, creșterea salinității și creșterea presiunii (adâncime). Aproximativ schimbare în viteza de sunet cu o schimbare în fiecare proprietate este:
Temperatura de 1°C = 4.0 m/s
Salinitate 1PSU = 1,4 m/s
Adâncime (presiune) 1km = 17 m/s
Aici este un sunet tipic profil de viteză pentru adânc, deschide ocean în mijlocul latitudini.
profilul vitezei sunetului în apă. Rețineți viteza sunetului minimă la 1000 de metri. Universitatea drepturilor de autor din Rhode Island.,scăderea vitezei sunetului în apropierea suprafeței se datorează scăderii temperaturii. Viteza sunetului la suprafață este rapidă, deoarece temperatura este ridicată de la Soarele care încălzește straturile superioare ale oceanului. Pe măsură ce adâncimea crește, temperatura devine mai rece și mai rece până când atinge o valoare aproape constantă. Deoarece temperatura este acum constantă, presiunea apei are cel mai mare efect asupra vitezei sunetului. Deoarece presiunea crește odată cu adâncimea, viteza sunetului crește odată cu adâncimea., Salinitatea are un efect mult mai mic asupra vitezei sunetului decât temperatura sau presiunea în majoritatea locațiilor din ocean. Acest lucru se datorează faptului că efectul salinității asupra vitezei sunetului este mic, iar schimbările de salinitate în oceanul deschis sunt mici. În apropierea țărmului și în estuare, unde salinitatea variază foarte mult, salinitatea poate avea un efect mai important asupra vitezei sunetului în apă.este important să înțelegem că modul în care sunetul călătorește depinde foarte mult de condițiile oceanului., Viteza sunetului minimă la aproximativ 1000 de metri adâncime în latitudinile medii creează un canal de sunet care permite sunetului să călătorească distanțe lungi în ocean. Secțiunea canalului SOFAR oferă mai multe informații despre modul în care minimul de viteză a sunetului focalizează undele sonore în canal.
legături suplimentare pe DOSITS
- cum călătorește sunetul pe distanțe lungi? Canalul SOFAR