A água do mar é um meio acusticamente não homogêneo. A heterogeneidade da água do mar consiste em mudanças de densidade com a profundidade, presença de bolhas de gás, partículas em suspensão e plâncton na água. Portanto a propagação as vibrações acústicas (som) na água do mar são um fenômeno complexo que depende da distribuição da densidade (temperatura, salinidade, pressão), da profundidade do mar, da natureza do solo, do estado da superfície do mar, da turbidez da água com impurezas suspensas de origem orgânica e inorgânica e presença de gases dissolvidos.

O som em sentido amplo é o movimento oscilatório de partículas de um meio elástico, propagando-se em forma de ondas em meio gasoso, líquido ou sólido; em sentido estrito, um fenômeno percebido subjetivamente por um órgão sensorial especial de humanos e animais. Uma pessoa ouve som com uma frequência de 16 Hz a 16-20×10 3 Hz . O conceito físico de som abrange sons audíveis e inaudíveis. Som com frequência abaixo de 16 Hz chamado infra-som , acima de 20 × 10 3 Hz - ultrassom ; as vibrações acústicas de maior frequência na faixa de 10 9 a 10 12 -10 13 Hz referir-se hipersom.

A propagação do som na água representa compressão e rarefação periódicas da água na direção do movimento da onda sonora. A velocidade de transmissão do movimento oscilatório de uma partícula de água para outra chamada de velocidade do som. A fórmula teórica para a velocidade do som para líquidos e gases é: c = , onde α é o volume específico, γ = - a razão entre a capacidade calorífica da água a pressão constante c p e a capacidade calorífica da água a volume constante c v, aproximadamente igual à unidade, k é o verdadeiro coeficiente de compressibilidade da água do mar.

Com o aumento da temperatura da água, a velocidade do som aumenta tanto devido ao aumento do volume específico quanto à diminuição do coeficiente de compressibilidade. Portanto, a influência da temperatura na velocidade do som é maior em comparação com outros fatores. Quando a salinidade da água muda, o volume específico e o coeficiente de compressibilidade também mudam. Mas as correções na velocidade do som decorrentes dessas mudanças têm sinais diferentes. Portanto, o efeito das mudanças na salinidade na velocidade do som é menor que o efeito da temperatura. A pressão hidrostática afeta apenas a mudança vertical na velocidade do som; a velocidade do som aumenta com a profundidade.

A velocidade do som não depende da força da fonte sonora.

Utilizando uma fórmula teórica, foram compiladas tabelas que permitem determinar a velocidade do som com base na temperatura e salinidade da água e corrigi-la para a pressão. Porém, a fórmula teórica fornece valores da velocidade do som que diferem das medidas em média em ±4 m·s -1. Portanto, na prática, são utilizadas fórmulas empíricas, das quais as mais difundidas são as fórmulas Del Grosso e W. Wilson, garantindo o mínimo de erros.

O erro da velocidade do som, calculado pela fórmula de Del Grosso, não ultrapassa 0,5 m·s -1 para águas com salinidade superior a 15‰ e 0,8 m·s -1 para águas com salinidade inferior a 15‰. ‰.

A fórmula de Wilson, proposta por ele em 1960, apresenta maior precisão do que a fórmula de Del Grosso. É construído com base no princípio da construção da fórmula de Bjerknes para calcular o volume específico condicional in situ e tem a forma:

c = 1449,14 + δс p + δс t + δс + δс stp ,

onde δс p é a correção para pressão, δс t é a correção para temperatura, δс s é a correção para salinidade e δс stp é a correção total para pressão, temperatura e salinidade.

A raiz quadrada média do erro no cálculo da velocidade do som usando a fórmula de Wilson é 0,3 m·s -1.

Em 1971, outra fórmula foi proposta para calcular a velocidade do som a partir dos valores medidos de T, S e P e valores de correção ligeiramente diferentes:

c = 1449,30 + δс p + δс t + δс + δс stp ,

Ao medir profundidades com um ecobatímetro, é calculada a velocidade média do som sobre as camadas, que é chamada de velocidade vertical do som. É determinado pela fórmula com stp
,

onde c i é a velocidade média do som em uma camada de espessura h i .

A velocidade do som na água do mar a uma temperatura de 13 0 C, pressão de 1 atm e salinidade de 35‰ é igual a 1494 m s -1; como já indicado, aumenta com o aumento da temperatura (3 m s -1 por 1 0 C), salinidade (1,3 m s -1 por 1 ‰) e pressão (0,016 m s -1 por 1 m de profundidade). É aproximadamente 4,5 vezes a velocidade do som na atmosfera (334 m s -1). A velocidade média do som no Oceano Mundial é de cerca de 1.500 m s -1 , e a faixa de sua variabilidade é de 1.430 a 1.540 m s -1 na superfície do oceano e de 1.570 a 1.580 m s -1 em profundidades superiores a 7 km.

As ondas sonoras viajam pela água do mar como vibrações ou ondas de pressão. Estas são ondas longitudinais mecânicas. Em um meio elástico, como a água do mar, eles geram compressão e rarefação periódicas de partículas, fazendo com que cada partícula se mova paralelamente à direção de propagação da onda. A elasticidade de um meio é caracterizada pela resistência acústica das ondas, definida como o produto da densidade do meio e a velocidade de propagação das ondas sonoras. Esta relação permite estimar a rigidez do meio, que para a água do mar é 3.500 vezes maior que para o ar. Portanto, para criar a mesma pressão na água do mar e no ar, é necessária muito menos energia.

A velocidade de propagação das ondas longitudinais elásticas é a velocidade do som. Na água do mar, a velocidade do som varia de 1.450 a 1.540 m/s. Com frequência de oscilação de 16 a 20.000 Hz, são percebidos pelo ouvido humano. Vibrações acima do limite de audibilidade são chamadas ultrassom", As propriedades do ultrassom são determinadas por sua alta frequência e comprimento de onda curto. Vibrações com frequência abaixo do limite de audibilidade são chamadas infra-som. As ondas sonoras no ambiente marinho são excitadas por fontes naturais e artificiais. Entre os primeiros, um papel importante é desempenhado pelas ondas do mar, pelo vento, pelas acumulações de animais marinhos e seus movimentos, pelos movimentos das águas em zonas de divergência e convergência, pelos sismos, etc. perfil relevante, e alguns tipos de produção podem ser nomeados como fontes artificiais.

As ondas sonoras na água do mar viajam em velocidades diferentes. Depende de muitos fatores, entre os quais os mais importantes são profundidade (pressão), temperatura, salinidade, estrutura interna da coluna d'água, distribuição desigual de densidade, bolhas de gás, partículas em suspensão e acumulações de organismos marinhos. A velocidade de propagação do som também é influenciada pelas rápidas mudanças no estado da superfície do mar, na topografia e na composição do fundo.

Arroz. 72. Mudança na velocidade do som dependendo da temperatura e salinidade à pressão atmosférica normal (A) e na pressão a O°C e salinidade

35%o ( b)(127 cada |)

sedimentos de fundo. Os fatores listados formam campos acústicos não homogêneos, que dão origem a diferentes direções de propagação e velocidade das ondas sonoras. A maior influência na velocidade de propagação das ondas sonoras é exercida pela pressão, temperatura e salinidade da água do mar. Essas características determinam o coeficiente de compressibilidade, e suas flutuações provocam alterações na velocidade de propagação do som. Com o aumento da temperatura, o volume específico da água do mar aumenta e o coeficiente de compressibilidade diminui, o que leva a um aumento na velocidade do som. Nas águas superficiais, com um aumento na temperatura de Odo 5°, o incremento na velocidade do som muda em aproximadamente 4,1 m/s, de 5 para 10° - em 3,6 m/s, e a 30 °C - em apenas 2,1 m/s. é Com .

A velocidade do som aumenta com o aumento simultâneo da temperatura, salinidade e profundidade (pressão). A dependência é expressa por uma mudança linear nos valores desses parâmetros (Fig. 72). Foi estabelecido que um aumento na salinidade em 1% se a pressão em 100 dbar aumenta a velocidade do som em aproximadamente 1,2 e 1,6 m/s, respectivamente. Da mesa 30, que apresenta dados sobre a influência da temperatura e da salinidade na velocidade do som, conclui-se que com o aumento da salinidade na mesma temperatura ocorre um aumento significativo na velocidade do som. Este aumento é especialmente perceptível com o aumento simultâneo da temperatura e da salinidade da água do mar.

Se a temperatura da água muda pouco com a profundidade, como acontece no Mar Vermelho e no Mar de Weddell, então a velocidade do som aumenta sem uma diminuição acentuada na faixa de 700 a 1300 m. Na grande maioria das outras áreas do Oceano Mundial. , uma diminuição significativa na velocidade do som é observada nesta faixa de profundidade (Fig. 73).

Tabela 30

Velocidade de propagação do som na água do mar (m/s) dependendo da salinidade e temperatura

(versão simplificada da tabela. 1.41 1511)

O gradiente das mudanças na velocidade do som na coluna d'água não é o mesmo nas direções horizontal e vertical. Na direção horizontal é cerca de mil vezes menor que a vertical. Conforme observado por L.M. Brekhovskikh e Yu.P. Lysanov, a exceção são as áreas de convergência de correntes quentes e frias, onde esses gradientes são comparáveis.

Como a temperatura e a salinidade não dependem da profundidade, o gradiente vertical é um valor constante. A uma velocidade do som de 1450 m/s, é igual a 0,1110 -4 m~".

A pressão da coluna d'água tem um efeito significativo na velocidade de propagação do som. A velocidade do som aumenta com a profundidade. Isso é claramente visto na tabela. 31, que fornece correções da velocidade do som até a profundidade.

A correção da velocidade do som para profundidade na camada superficial da água é de 0,2 m/s, e a uma profundidade de 900 m é de 15,1 m/s, ou seja, aumenta 75 vezes. Nas camadas mais profundas da coluna d'água

a correção para a velocidade do som torna-se muito menor e seu valor diminui gradativamente com o aumento da profundidade, embora em termos absolutos seja significativamente

Arroz. 73. A mudança na velocidade do som com a profundidade em algumas áreas do Oceano Mundial (em ) excede a correção para a velocidade do som na camada superficial. Por exemplo, a uma profundidade de 5.000 m é 443 vezes maior do que na camada superficial.

Tabela 31

Correção da velocidade do som (m/s) para profundidade

(versão simplificada da tabela. 1.42 151 ])

Profundidade, m	Profundidade, m

Em longas distâncias, a energia sonora viaja apenas ao longo de raios suaves que não tocam o fundo do oceano ao longo de todo o caminho. Neste caso, a limitação imposta pelo ambiente ao alcance de propagação do som é a sua absorção na água do mar. O principal mecanismo de absorção está associado a processos de relaxamento que acompanham a perturbação por uma onda acústica do equilíbrio termodinâmico entre os íons e moléculas de sais dissolvidos na água. De referir que o papel principal na absorção numa vasta gama de frequências sonoras pertence ao sal de magnésio e enxofre MgSO4, embora em termos percentuais o seu conteúdo na água do mar seja muito pequeno - quase 10 vezes menos que, por exemplo, o sal-gema NaCl , que, no entanto, não desempenha nenhum papel significativo na absorção sonora.

A absorção na água do mar, em geral, é maior quanto maior for a frequência sonora. Em frequências de 3-5 a pelo menos 100 kHz, onde o mecanismo acima domina, a absorção é proporcional à frequência à potência de cerca de 3/2. Em frequências mais baixas, um novo mecanismo de absorção é ativado (possivelmente devido à presença de sais de boro na água), que se torna especialmente perceptível na faixa de centenas de hertz; aqui o nível de absorção é anormalmente alto e cai significativamente mais lentamente com a diminuição da frequência.

Para imaginar mais claramente as características quantitativas de absorção na água do mar, notamos que devido a esse efeito, o som com frequência de 100 Hz é atenuado 10 vezes ao longo de um percurso de 10 mil km, e com frequência de 10 kHz - em um distância de apenas 10 km (Figura 2). Assim, apenas ondas sonoras de baixa frequência podem ser usadas para comunicação subaquática de longa distância, detecção de obstáculos subaquáticos de longo alcance, etc.

Figura 2 - Distâncias em que sons de diferentes frequências se atenuam 10 vezes ao se propagarem na água do mar.

Na região de sons audíveis para a faixa de frequência de 20 a 2.000 Hz, a faixa de propagação de sons de média intensidade sob a água chega a 15 a 20 km, e na região de ultrassom - 3 a 5 km.

Com base nos valores de atenuação sonora observados em condições laboratoriais em pequenos volumes de água, seria de esperar faixas significativamente maiores. Porém, em condições naturais, além da atenuação causada pelas propriedades da própria água (a chamada atenuação viscosa), sua dispersão e absorção por diversas heterogeneidades do meio também a afetam.

A refração do som, ou curvatura do caminho de um feixe sonoro, é causada pela heterogeneidade nas propriedades da água, principalmente verticalmente, devido a três razões principais: mudanças na pressão hidrostática com a profundidade, mudanças na salinidade e mudanças na temperatura devido a diferenças aquecimento da massa de água pelos raios solares. Como resultado da ação combinada destas razões, a velocidade de propagação do som, que é de cerca de 1.450 m/s para água doce e cerca de 1.500 m/s para água do mar, muda com a profundidade, e a lei da mudança depende do tempo. do ano, hora do dia, profundidade do reservatório e uma série de outras razões. Os raios sonoros que emergem da fonte em um determinado ângulo em relação ao horizonte são curvados, e a direção da curvatura depende da distribuição das velocidades do som no meio. No verão, quando as camadas superiores são mais quentes que as inferiores, os raios curvam-se para baixo e são refletidos principalmente de baixo, perdendo uma parte significativa de sua energia. Pelo contrário, no inverno, quando as camadas inferiores da água mantêm a temperatura, enquanto as camadas superiores esfriam, os raios se curvam para cima e sofrem múltiplas reflexões na superfície da água, durante as quais se perde muito menos energia. Portanto, no inverno o alcance de propagação do som é maior que no verão. Devido à refração, os chamados zonas mortas, ou seja, áreas localizadas próximas à fonte nas quais não há audibilidade.

A presença de refração, entretanto, pode levar a um aumento no alcance de propagação do som - o fenômeno da propagação de sons de alcance ultralongo sob a água. A alguma profundidade abaixo da superfície da água existe uma camada na qual o som viaja à velocidade mais baixa; Acima desta profundidade, a velocidade do som aumenta devido ao aumento da temperatura, e abaixo desta profundidade, devido ao aumento da pressão hidrostática com a profundidade. Esta camada é uma espécie de canal de som subaquático. Um feixe que se desviou do eixo do canal para cima ou para baixo, devido à refração, sempre tende a cair novamente nele. Se você colocar a fonte e o receptor do som nesta camada, mesmo sons de intensidade média (por exemplo, explosões de pequenas cargas de 1 a 2 kg) poderão ser gravados a distâncias de centenas e milhares de quilômetros. Um aumento significativo na faixa de propagação do som na presença de um canal sonoro subaquático pode ser observado quando a fonte sonora e o receptor estão localizados não necessariamente próximos ao eixo do canal, mas, por exemplo, próximos à superfície. Nesse caso, os raios, refratados para baixo, entram nas camadas profundas do mar, onde são desviados para cima e saem novamente para a superfície a uma distância de várias dezenas de quilômetros da fonte. Em seguida, o padrão de propagação dos raios é repetido e, como resultado, uma sequência dos chamados raios é formada. zonas iluminadas secundárias, que geralmente são rastreadas a distâncias de várias centenas de km.

A propagação de sons de alta frequência, em particular ultrassons, quando os comprimentos de onda são muito pequenos, é influenciada por pequenas heterogeneidades normalmente encontradas em corpos d'água naturais: microrganismos, bolhas de gás, etc. Essas heterogeneidades atuam de duas maneiras: absorvem e dispersam a energia das ondas sonoras. Como resultado, à medida que a frequência das vibrações sonoras aumenta, o alcance de sua propagação diminui. Este efeito é especialmente perceptível na camada superficial da água, onde existem mais heterogeneidades. A dispersão do som por heterogeneidades, bem como por superfícies irregulares da água e do fundo, provoca o fenómeno de reverberação subaquática, que acompanha o envio de um impulso sonoro: as ondas sonoras, refletidas a partir de um conjunto de heterogeneidades e fundindo-se, dão origem a um prolongamento do impulso sonoro, que continua após o seu término, semelhante à reverberação observada em espaços fechados. A reverberação subaquática é uma interferência bastante significativa para uma série de aplicações práticas de hidroacústica, em particular para sonares.

A gama de propagação dos sons subaquáticos também é limitada pelos chamados. os ruídos do próprio mar, que têm dupla origem. Parte do ruído vem do impacto das ondas na superfície da água, das ondas do mar, do barulho das pedras rolando, etc. A outra parte está relacionada com a fauna marinha; Isto inclui sons produzidos por peixes e outros animais marinhos.

O som é um dos componentes da nossa vida e as pessoas o ouvem em todos os lugares. Para considerar esse fenômeno com mais detalhes, primeiro precisamos compreender o próprio conceito. Para fazer isso, você precisa consultar a enciclopédia, onde está escrito que “o som são ondas elásticas que se propagam em algum meio elástico e criam nele vibrações mecânicas”. Em termos mais simples, são vibrações audíveis em qualquer ambiente. As principais características do som dependem do que ele é. Em primeiro lugar, a velocidade de propagação, por exemplo, na água difere de outros ambientes.

Qualquer análogo sonoro possui certas propriedades (características físicas) e qualidades (reflexo dessas características nas sensações humanas). Por exemplo, duração-duração, altura de frequência, timbre de composição e assim por diante.

A velocidade do som na água é muito maior do que, digamos, no ar. Conseqüentemente, ele se espalha mais rápido e é ouvido muito mais longe. Isso acontece devido à alta densidade molecular do ambiente aquático. É 800 vezes mais denso que o ar e o aço. Segue-se que a propagação do som depende em grande parte do meio. Vejamos números específicos. Assim, a velocidade do som na água é 1430 m/s, no ar - 331,5 m/s.

O som de baixa frequência, por exemplo, o ruído produzido pelo motor de um navio em funcionamento, é sempre ouvido um pouco antes de o navio aparecer no alcance visual. Sua velocidade depende de várias coisas. Se a temperatura da água aumentar, então, naturalmente, a velocidade do som na água aumenta. O mesmo acontece com o aumento da salinidade e da pressão da água, que aumenta com o aumento da profundidade da água. Um fenômeno como as termoclinas pode ter um papel especial na velocidade. São locais onde ocorrem camadas de água de diferentes temperaturas.

Também nesses locais é diferente (devido à diferença de temperatura). E quando as ondas sonoras passam por essas camadas de diferentes densidades, elas perdem a maior parte de sua força. Quando uma onda sonora atinge uma termoclina, ela é parcialmente, ou às vezes completamente, refletida (o grau de reflexão depende do ângulo em que o som incide), após o que uma zona de sombra se forma do outro lado deste local. Se considerarmos um exemplo em que uma fonte sonora está localizada em um corpo d'água acima da termoclina, abaixo dela será não apenas difícil, mas quase impossível ouvir qualquer coisa.

Que são emitidos acima da superfície, nunca são ouvidos na própria água. E o oposto acontece quando está sob a camada de água: acima dela não há som. Um exemplo notável disso são os mergulhadores modernos. Sua audição é bastante reduzida devido ao fato de serem afetados pela água, e a alta velocidade do som na água reduz a qualidade da determinação da direção de onde ela está se movendo. Isso embota a capacidade estereofônica de perceber o som.

Sob a camada de água, ela entra no ouvido humano principalmente através dos ossos do crânio da cabeça, e não, como na atmosfera, através dos tímpanos. O resultado desse processo é a sua percepção pelos dois ouvidos simultaneamente. Neste momento, o cérebro humano não consegue distinguir entre os locais de onde vêm os sinais e em que intensidade. O resultado é o surgimento da consciência de que o som parece vir de todos os lados ao mesmo tempo, embora isso esteja longe de ser o caso.

Além do descrito acima, as ondas sonoras na água possuem qualidades como absorção, divergência e dispersão. A primeira é quando a força do som na água salgada desaparece gradualmente devido à fricção do ambiente aquático e dos sais nele contidos. A divergência se manifesta na distância do som de sua fonte. Parece dissolver-se no espaço como a luz e, como resultado, a sua intensidade cai significativamente. E as oscilações desaparecem completamente devido à dispersão por todos os tipos de obstáculos e heterogeneidades do ambiente.

Velocidade do som

Se as vibrações mecânicas de suas partículas (compressão e rarefação) forem excitadas na água do mar, então, devido à interação entre elas, essas vibrações começarão a se propagar na água de partícula para partícula a uma certa velocidade Com. O processo de propagação de vibrações no espaço é denominado aceno. As partículas do líquido no qual a onda se propaga não são transportadas pela onda, apenas oscilam em torno das suas posições de equilíbrio. Dependendo da direção das oscilações das partículas em relação à direção de propagação das ondas, elas são diferenciadas longitudinal E ondas transversais. Na água, apenas ondas longitudinais podem ocorrer, ou seja, aquelas ondas nas quais ocorrem vibrações de partículas ao longo da direção de propagação das ondas. As ondas longitudinais estão associadas à deformação volumétrica de um meio elástico. A formação de ondas transversais (partículas oscilando em uma direção transversal à propagação) não ocorre na água devido ao fato de surgirem apenas em um meio que pode resistir à deformação por cisalhamento. A água não possui esta propriedade.

Ondas sonoras perturbações fracas que se propagam na água são chamadas de oscilações com pequenas amplitudes.

O processo de propagação das ondas sonoras (velocidade do som), devido à alta frequência de oscilações, é adiabático, ou seja, não acompanhado de troca de calor. Neste aspecto, a água do mar, do ponto de vista acústico, é semelhante a um gás ideal. Ao contrário do ar, a água do mar absorve fracamente a energia das vibrações sonoras. Além disso, a velocidade do som na água é praticamente independente da frequência de vibração, ou seja, não há dispersão das ondas.

Como se sabe da física, a velocidade de propagação do som em um meio elástico contínuo é determinada pela fórmula:

onde K = - = p 0 -(f/f)| - módulo volumétrico adiabático

elasticidade, po - densidade do meio não perturbado, k„ - coeficiente de compressibilidade adiabática. Devido ao fato de que tanto o módulo de elasticidade K quanto a densidade da água do mar não perturbada rho dependem de sua salinidade, temperatura e pressão hidrostática, a velocidade do som também é determinada por esses parâmetros de estado (Fig. 5.4).

Arroz. 5.4. Dependência da velocidade do som da água do mar (m s 1) da salinidade e temperatura à pressão atmosférica (a), pressão e temperatura a S = 35 psu (b). US-80 foi usado nos cálculos

Pressão, dbar

Vamos transformar a fórmula (5.10) para que inclua quantidades convenientes para cálculos. Para fazer isso, reescrevemos a derivada incluída em (5.10) da seguinte forma:

Comparando esta expressão com (5.7), obtemos:

onde v é o volume específico, k é o coeficiente de liquefação isotérmica

acessibilidade, você =- - proporção de capacidades térmicas específicas em -

pressão e volume constantes, respectivamente.

A equação (5.11), se utilizarmos a equação do estado US -80, pode ser modificada:

onde Г é o gradiente adiabático de temperatura.

A fórmula (5.12) é usada para calcular a velocidade do som e é chamada teórico. Foi usado para compilar as famosas tabelas de velocidade do som de Matthews, bem como O.I. Mamaev e alguns outros.

Junto com a fórmula teórica (5.12), existem fórmulas empíricas para determinar a velocidade do som, baseadas em modernos métodos laboratoriais para medi-la. As mais confiáveis ​​​​deles podem ser consideradas as fórmulas de V. Wilson, V. Del Grosso e K. Chen-F. Millero.

De acordo com os valores calculados da velocidade do som, este último está mais próximo dos teóricos utilizando o US-80. Parece:

40 ps (PShS-78), temperatura - de 0 a 40°C (MShPT-68) e pressão - de 0 a 1000 bar. Pressão R entra (5.14) em barras.

As mudanças na temperatura da água do mar são as que mais contribuem para as mudanças na velocidade de propagação do som. À medida que aumenta, o módulo de elasticidade K aumenta e a densidade po diminui, o que leva, segundo (5.10), a um aumento na velocidade do som. Ao mesmo tempo, a mudança na velocidade com uma mudança de temperatura de 1°C diminui em altas temperaturas em comparação com baixas.

A salinidade tem menos efeito na velocidade do som. Observou-se que os sais contidos na água do mar têm efeitos diferentes no módulo de elasticidade global, isto é, K, e, conseqüentemente, na velocidade do som. Com o aumento da salinidade, bem como com o aumento da temperatura, a velocidade do som aumenta. A velocidade do som também aumenta com o aumento da pressão.

Arroz. 5.5.

Para oceanos onde a temperatura da água diminui com a profundidade, a velocidade do som diminui. Porém, a partir de uma certa profundidade, o aumento da pressão hidrostática supera o papel da temperatura da água e a velocidade do som começa a aumentar. Assim, em um determinado horizonte, forma-se uma camada com velocidades sonoras mínimas - canal de som subaquático(Fig. 5.5). Nele, graças à refração, os raios sonoros enviados horizontalmente concentram-se em uma camada de velocidade mínima e se propagam por distâncias muito longas (até 15.000-18.000 km).

A velocidade média do som no Oceano Mundial é de aproximadamente 1.500 m/s. A distribuição da velocidade do som no oceano é descrita com mais detalhes no trabalho.

Tarefas e perguntas para revisão

• 5.1. Qual é o módulo de elasticidade em massa?
• 5.2. Por que a compressibilidade adiabática é menor que a isotérmica?
• 5.3. Como o coeficiente de compressibilidade isotérmica depende da salinidade, temperatura e pressão da água do mar?
• 5.4. Descubra como a energia interna muda durante a compressão adiabática?

Responder:

Vamos aplicar o método Jacobiano - fórmulas 2,59, 2,60, 2,61, 2,63, 2,67, 2,69, 2,70, 2,71 e 2,72. Nós temos:

Todos os parâmetros são positivos, portanto - > 0, ou seja, quando

Dr. 1 h

compressão adiabática, a energia interna aumenta. Isso se explica pelo fato de que com entropia constante (não há troca de calor com o meio ambiente), com o aumento da pressão externa, a distância média entre as moléculas diminui, sua energia cinética média aumenta e, conseqüentemente, a temperatura aumenta.

• 5.5. Quais ondas são chamadas de ondas sonoras?
• 5.6. O que afeta a velocidade do som na água do mar?
• 5.7. Devido a isso, um canal sonoro subaquático é formado no oceano.