Kur garsas sklinda greičiau: ore ar vandenyje??? ir gavo geriausią atsakymą
Atsakymas iš Ptishon[guru]
Garso greitis Garso greitis dujose (0° C; 101325 Pa), m/s Azotas 334 Amoniakas 415 Acetilenas 327 Vandenilis 1284 Oras 331.46 Helis 965 Deguonis 316 Metanas 430 Smalkės 338 Anglies dioksidas 259 Chloras 206 Garso greitis – tai garso bangų sklidimo greitis terpėje.Dujose garso greitis mažesnis nei skysčiuose.Skysčiuose garso greitis mažesnis nei kietose medžiagose.Ore. adresu normaliomis sąlygomis garso greitis 331,46 m/s (1193 km/h).Vandenyje garso greitis 1485m/s Kietuosiuose kūnuose garso greitis 2000-6000 m/s.
Atsakymas iš baltas triusis[guru]
Vandenyje. Ore garso greitis esant 25 °C temperatūrai yra apie 330 m/s vandenyje apie 1500 m/s Tiksli reikšmė priklauso nuo temperatūros, slėgio, druskingumo (vandeniui) ir drėgmės (orui)
Atsakymas iš BaNkS777[ekspertas]
vandenyje....
Atsakymas iš Ir aš[guru]
ar norite sukurti garso bombą? Branduoliniai fizikai siautėja F)))
Atsakymas iš Vladimiras T[guru]
vandenyje, kur tankis didesnis ir greitesnis (molekulės yra arčiau ir perdavimas greitesnis)
Atsakymas iš Polina Lykova[aktyvus]
Tikriausiai ore (tikrai nežinau). Kadangi vandenyje visi judesiai sulėtėja, garsas taip greitai nesklinda! Na, pažiūrėk! Plaukite rankomis po vandeniu. Tai bus daroma lėčiau nei ore Mano patirtis =) =8 =(=*8 =P
Atsakymas iš 3 atsakymai[guru]
Sveiki! Štai keletas temų su atsakymais į jūsų klausimą: Kur garsas sklinda greičiau: ore ar vandenyje???
Hidroakustika (iš graikų kalbos Hydor- vanduo, akustika- klausos) - mokslas apie reiškinius, vykstančius vandens aplinkoje ir susijusius su akustinių bangų sklidimu, sklidimu ir priėmimu. Tai apima hidroakustinių prietaisų, skirtų naudoti vandens aplinkoje, kūrimo ir kūrimo klausimus.
Vystymosi istorija
Hidroakustikos pagrindai
Akustinių bangų sklidimo vandenyje ypatybės
Aido įvykio komponentai.
Išsamūs ir fundamentalūs akustinių bangų sklidimo vandenyje tyrimai pradėti Antrojo pasaulinio karo metais, kuriuos padiktavo būtinybė spręsti praktines karinių jūrų pajėgų ir pirmiausia povandeninių laivų problemas. Eksperimentinis ir teorinis darbas buvo tęsiamas pokario metais ir apibendrintas daugelyje monografijų. Šių darbų metu buvo nustatyti ir išaiškinti kai kurie akustinių bangų sklidimo vandenyje ypatumai: sugertis, slopinimas, atspindys ir lūžis.
Akustinių bangų energijos absorbcija jūros vanduo sukelia du procesai: vidinė terpės trintis ir joje ištirpusių druskų disociacija. Pirmasis procesas akustinės bangos energiją paverčia šiluma, o antrasis, virsdamas chemine energija, pašalina molekules iš pusiausvyros būsenos, kurios suyra į jonus. Šio tipo sugertis smarkiai padidėja didėjant akustinės vibracijos dažniui. Vandenyje esančios suspenduotos dalelės, mikroorganizmai ir temperatūros anomalijos taip pat lemia vandens akustinės bangos susilpnėjimą. Paprastai šie nuostoliai yra nedideli ir įskaičiuojami į bendrą absorbciją, tačiau kartais, pavyzdžiui, išsibarsčius iš laivo, šie nuostoliai gali siekti iki 90%. Temperatūros anomalijų buvimas lemia tai, kad akustinė banga patenka į akustinio šešėlio zonas, kur ji gali patirti daugybę atspindžių.
Dėl sąsajų tarp vandens - oro ir vandens - dugno atsispindi akustinė banga, o jei pirmuoju atveju akustinė banga visiškai atsispindi, tada antruoju atveju atspindžio koeficientas priklauso nuo dugno medžiagos: purvinas dugnas blogai atspindi, smėlėtas ir akmenuotas – gerai. Mažame gylyje dėl daugkartinių akustinės bangos atspindžių tarp dugno ir paviršiaus atsiranda povandeninis garso kanalas, kuriame akustinė banga gali sklisti dideliais atstumais. Garso greičio keitimas skirtinguose gyliuose sukelia garso "spindulių" lenkimą - lūžį.
Garso refrakcija (garso pluošto kelio kreivumas)
|
Garso lūžis vandenyje: a - vasarą; b - žiemą; kairėje yra greičio pokytis su gyliu. Garso sklidimo greitis kinta priklausomai nuo gylio, o pokyčiai priklauso nuo metų ir paros laiko, rezervuaro gylio ir daugelio kitų priežasčių. Garso spinduliai, kylantys iš šaltinio tam tikru kampu į horizontą, yra lenkiami, o lenkimo kryptis priklauso nuo garso greičių pasiskirstymo terpėje: vasarą, kai viršutiniai sluoksniai yra šiltesni už apatinius, spinduliai lenkiasi žemyn. ir dažniausiai atsispindi iš apačios, prarasdami didelę savo energijos dalį. žiemą, kai apatiniai vandens sluoksniai palaiko savo temperatūrą, o viršutiniai sluoksniai vėsta, spinduliai lenkia aukštyn ir pakartotinai atsispindi nuo vandens paviršiaus, o energijos prarandama žymiai mažiau. Todėl žiemą garso sklidimo diapazonas yra didesnis nei vasarą. Vertikalus garso greičio pasiskirstymas (VSD) ir greičio gradientas turi lemiamos įtakos garso sklidimui jūrinėje aplinkoje. Garso greičio pasiskirstymas įvairiose Pasaulio vandenyno vietose yra skirtingas ir laikui bėgant kinta. Yra keletas tipiškų VRSD atvejų: |
Garso sklaida ir sugertis dėl terpės nehomogeniškumo.
Garso sklidimas povandeniniame garse. kanalas: a - garso greičio pokytis su gyliu; b - spindulio kelias garso kanale. Aukšto dažnio garsų sklidimui, kai bangos ilgiai yra labai maži, įtakos turi maži nehomogeniškumas, paprastai esantis natūraliuose vandens telkiniuose: dujų burbuliukai, mikroorganizmai ir kt. Šie nehomogeniškumas veikia dvejopai: sugeria ir išsklaido garso energiją. bangos. Dėl to, didėjant garso virpesių dažniui, mažėja jų sklidimo diapazonas. Šis poveikis ypač pastebimas paviršiniame vandens sluoksnyje, kur daugiausia nehomogeniškumo. Garso sklaida dėl nehomogeniškumo, taip pat nelygūs vandens ir dugno paviršiai sukelia povandeninio aidėjimo reiškinį, kuris lydi garso impulso siuntimą: garso bangos, atsispindintys iš nehomogeniškumo ir susiliejimo, suteikia garso impulso pailgėjimą, kuris tęsiasi ir jam pasibaigus. Povandeninių garsų sklidimo diapazono ribas riboja ir natūralus jūros triukšmas, kurio kilmė yra dvejopa: dalis triukšmo kyla dėl bangų poveikio vandens paviršiui, banglenčių jūroje, riedančių akmenukų triukšmas ir pan.; kita dalis siejama su jūrų fauna (hidrobiontų skleidžiami garsai: žuvys ir kiti jūros gyvūnai). Biohidroakustika nagrinėja šį labai rimtą aspektą. |
Garso bangų sklidimo diapazonas
Garso bangų sklidimo diapazonas yra sudėtinga funkcija spinduliavimo dažnis, kuris yra vienareikšmiškai susijęs su akustinio signalo bangos ilgiu. Kaip žinoma, aukšto dažnio akustiniai signalai greitai susilpnėja dėl stiprios vandens aplinkos sugerties. Priešingai, žemo dažnio signalai gali sklisti dideliais atstumais vandens aplinkoje. Taigi 50 Hz dažnio akustinis signalas gali sklisti vandenyne tūkstančių kilometrų atstumu, o 100 kHz dažnio signalas, būdingas šoniniam skenavimui, sklidimo diapazonas yra tik 1-2 km. . Apytiksliai šiuolaikinių sonarų su skirtingais akustinių signalų dažniais (bangos ilgiais) veikimo diapazonai pateikti lentelėje:
Naudojimo sritys.
Hidroakustika buvo plačiai paplitusi praktinis naudojimas, nes jis dar nebuvo sukurtas efektyvi sistema elektromagnetinių bangų perdavimas po vandeniu bet kokiu reikšmingu atstumu, todėl garsas yra vienintelė įmanoma ryšio po vandeniu priemonė. Šiems tikslams naudojami garso dažniai nuo 300 iki 10 000 Hz ir ultragarsas nuo 10 000 Hz ir didesnis. Elektrodinaminiai ir pjezoelektriniai emiteriai ir hidrofonai naudojami kaip skleidėjai ir imtuvai garso srityje, o pjezoelektriniai ir magnetostrikciniai - ultragarso srityje.
Svarbiausi hidroakustikos pritaikymai:
- Spręsti karines problemas;
- Jūrų navigacija;
- Garsus bendravimas;
- Žvejybos tyrinėjimai;
- Okeanologiniai tyrimai;
- Veiklos sritys, skirtos vandenyno dugno išteklių plėtrai;
- Akustikos naudojimas baseine (namuose arba sinchroninio plaukimo mokymo centre)
- Jūros gyvūnų mokymas.
Pastabos
Literatūra ir informacijos šaltiniai
LITERATŪRA:
- V.V. Šuleikinas Jūros fizika. - Maskva: „Mokslas“, 1968. - 1090 p.
- I.A. rumunų Hidroakustikos pagrindai. - Maskva: „Laivų statyba“, 1979 - 105 p.
- Yu.A. Koryakinas Hidroakustinės sistemos. - Sankt Peterburgas: „Mokslas apie Sankt Peterburgą ir jūros galia Rusija“, 2002 - 416 p.
Vandenyje garsas sugeriamas šimtus kartų mažiau nei ore. Tačiau girdimumas vandens aplinkoje yra daug blogesnis nei atmosferoje. Tai paaiškinama žmogaus garso suvokimo ypatumais. Ore garsas suvokiamas dviem būdais: oro virpesių perdavimu į ausų būgnelius (oro laidumas) ir vadinamuoju kaulų laidumu, kai garso virpesiai suvokiami ir perduodami klausos aparatui ausų kaulais. kaukolė.
Priklausomai nuo nardymo įrangos tipo, naras suvokia garsą vandenyje, kuriame vyrauja oro arba kaulų laidumas. Tūrinio šalmo, užpildyto oru, buvimas leidžia suvokti garsą per oro laidumą. Tačiau dėl garso atspindžio nuo šalmo paviršiaus neišvengiamas didelis garso energijos praradimas.
Nusileidus be įrangos arba įrangoje su sandariai prigludusiu šalmu, vyrauja kaulų laidumas.
Garso suvokimo po vandeniu ypatybė yra ir galimybės nustatyti garso šaltinio kryptį praradimas. Taip yra dėl to, kad žmogaus klausos organai yra prisitaikę prie garso greičio ore ir nustato garso šaltinio kryptį dėl garso signalo atvykimo laiko ir santykinio garso slėgio lygio skirtumo. kiekviena ausis. Prietaiso dėka ausies kaklelis vyras viduje oro aplinka geba net viena ausimi nustatyti, kur yra garso šaltinis – priekyje ar užpakalyje. Vandenyje viskas vyksta kitaip. Garso sklidimo greitis vandenyje yra 4,5 karto didesnis nei ore. Todėl kiekvienos ausies garso signalo priėmimo laiko skirtumas tampa toks mažas, kad nustatyti garso šaltinio kryptį tampa beveik neįmanoma.
Naudojant kietą šalmą kaip įrangos dalį, galimybė nustatyti garso šaltinio kryptį visiškai atmetama.
Biologinis dujų poveikis žmogaus organizmui
Klausimas apie biologinį dujų poveikį nebuvo iškeltas atsitiktinai ir dėl to, kad normaliomis sąlygomis ir vadinamosiomis hiperbarinėmis (t. y. aukštas kraujo spaudimas) labai skiriasi.
Yra žinoma, kad įprastas atmosferos oras, kuriuo kvėpuojame, yra netinkamas kvėpuoti pilotams dideliame aukštyje. Jis taip pat ribotai naudojamas narų kvėpavimui. Nusileidus į didesnį nei 60 m gylį, jį pakeičia specialūs dujų mišiniai.
Panagrinėkime pagrindines dujų savybes, kurios, kaip ir gryna forma, ir mišinyje su kitais, naudojami narų kvėpavimui.
Oro sudėtis yra įvairių dujų mišinys. Pagrindiniai oro komponentai yra: deguonis - 20,9%, azotas - 78,1%, anglies dioksidas - 0,03%. Be to, ore yra nedideli kiekiai argono, vandenilio, helio, neono ir vandens garų.
Atmosferą sudarančios dujos pagal poveikį žmogaus organizmui gali būti suskirstytos į tris grupes: deguonis – nuolat vartojamas „visiems gyvybės procesams palaikyti; azotas, helis, argonas ir kt. – dujose nedalyvauja. mainai; anglies dioksidas - padidintomis koncentracijomis, kad būtų kenksmingas organizmui.
Deguonis(O2) – bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, kurių tankis 1,43 kg/m3. Tai turi gyvybiškai svarbią reikšmęžmogui kaip dalyviui visose oksidaciniai procesai organizme. Kvėpavimo proceso metu deguonis plaučiuose susijungia su hemoglobinu kraujyje ir pasiskirsto visame kūne, kur jį nuolat suvartoja ląstelės ir audiniai. Priežastis yra tiekimo sutrikimas ar net jo tiekimo į audinius sumažėjimas deguonies badas, lydimas sąmonės netekimo, o sunkiais atvejais – gyvybinės veiklos nutraukimas. Ši būklė gali atsirasti, kai deguonies kiekis įkvėptame ore sumažėja normalus slėgis mažiau nei 18,5 proc. Kita vertus, padidėjus deguonies kiekiui įkvėptame mišinyje arba kvėpuojant esant slėgiui, viršijančiam leistiną ribą, deguonis pasižymi toksinėmis savybėmis – apsinuodijama deguonimi.
Azotas(N) - bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos, kurių tankis 1,25 kg/m3, yra pagrindinė dalis atmosferos oras pagal tūrį ir masę. Normaliomis sąlygomis jis yra fiziologiškai neutralus ir nedalyvauja medžiagų apykaitoje. Tačiau slėgiui didėjant naro panirimo gyliui, azotas nustoja būti neutralus ir 60 metrų ar didesniame gylyje pasižymi ryškiomis narkotinėmis savybėmis.
Anglies dioksidas(CO2) yra bespalvės rūgštaus skonio dujos. Jis yra 1,5 karto sunkesnis už orą (tankis 1,98 kg/m3), todėl gali kauptis apatinėse uždarų ir blogai vėdinamų patalpų dalyse.
Anglies dioksidas susidaro audiniuose kaip galutinis oksidacinių procesų produktas. Tam tikras kiekisŠios dujos visada yra organizme ir dalyvauja reguliuojant kvėpavimą, o perteklius krauju nunešamas į plaučius ir pašalinamas su iškvepiamu oru. Žmogaus išskiriamo anglies dvideginio kiekis daugiausia priklauso nuo laipsnio fizinė veikla ir funkcinę organizmo būklę. Su dažnais gilus kvėpavimas(hiperventiliacija) anglies dioksido kiekis organizme mažėja, todėl gali sustoti kvėpavimas (apnėja) ir net netekti sąmonės. Kita vertus, jo kiekio padidėjimas kvėpavimo takų mišinyje viršija leistiną normą sukelia apsinuodijimą.
Iš kitų dujų, sudarančių orą, daugiausiai naudoja narai helis(Ne). Tai inertinės dujos, bekvapės ir beskonės. Mažo tankio (apie 0,18 kg/m3) ir žymiai mažesnį gebėjimą sukelti narkotinį poveikį, kai aukšto slėgio, jis plačiai naudojamas kaip azoto pakaitalas ruošiant dirbtinio kvėpavimo mišinius nusileidžiant į didelį gylį.
Tačiau helio naudojimas kvėpavimo takų mišiniuose sukelia kitus nepageidaujamus reiškinius. Didelis jo šilumos laidumas, taigi ir padidėjęs šilumos perdavimas iš kūno, reikalauja didesnės šiluminės apsaugos arba aktyvaus narų šildymo.
Oro slėgis. Yra žinoma, kad mus supanti atmosfera turi masę ir daro spaudimą žemės paviršiui ir visiems ant jo esantiems objektams. Atmosferos slėgis, išmatuotas jūros lygyje, vamzdeliuose, kurių skerspjūvis G cm2, subalansuojamas 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpeliu arba 10,33 m vandens stulpeliu, pasveriant šį gyvsidabrį ar vandenį, jų masė bus lygi 1,033 kg. Tai reiškia, kad „normalus atmosferos slėgis yra 1,033 kgf/cm2, o tai SI sistemoje atitinka 103,3 kPa *.(* SI sistemoje slėgio vienetas yra paskalis (Pa). Jei reikia konvertuoti, šie santykiai yra naudojami: 1 kgf/cm1 = 105 Pa = 102 kPa = =* 0,1 MPa.).
Tačiau nardymo skaičiavimų praktikoje naudoti tokius tikslius matavimo vienetus yra nepatogu. Todėl slėgio matavimo vienetas laikomas slėgiu, skaitiniu lygiu 1 kgf/cm2, kuris vadinamas technine atmosfera (at). Viena techninė atmosfera atitinka 10 m vandens stulpelio slėgį.
Padidėjus oro slėgiui, jis lengvai suspaudžiamas, proporcingai slėgiui sumažinant jo tūrį. Suslėgto oro slėgis matuojamas manometrais, kurie rodo perteklinis slėgis , t. y. slėgis didesnis nei atmosferos. Perteklinio slėgio vienetas žymimas ati. Pertekliaus suma ir Atmosferos slėgis paskambino absoliutus slėgis(ata).
Normaliomis žemiškomis sąlygomis oras tolygiai spaudžia žmogų iš visų pusių. Atsižvelgiant į tai, kad žmogaus kūno paviršius yra vidutiniškai 1,7-1,8 m2, jį veikianti oro slėgio jėga yra 17-18 tūkst. kgf (17-18 tf). Tačiau žmogus šio spaudimo nejaučia, nes 70 % jo kūno sudaro praktiškai nesuspaudžiami skysčiai, o vidinėse ertmėse – plaučiuose, vidurinėje ausyje ir kt. – jį subalansuoja ten esančio ir susisiekiančio oro priešslėgis. su atmosfera.
Panardinus į vandenį, žmogų veikia virš jo esantis vandens stulpelio perteklinis slėgis, kuris kas 10 m padidėja 1 ati.Slėgio pokyčiai gali sukelti skausmą ir suspaudimą, kurių išvengti narui turi būti tiekiamas kvėpuojantis oras slėgis, lygus absoliutaus slėgio aplinkai.
Kadangi narams tenka susidurti su suslėgto oro ar dujų mišiniais, tikslinga prisiminti pagrindinius dėsnius, kurių jie laikosi, ir pateikti keletą formulių, reikalingų praktiniams skaičiavimams.
Oras, kaip ir kitos tikros dujos ir dujų mišiniai, tam tikru apytiksliu būdu paklūsta fizikiniams dėsniams, kurie visiškai galioja idealioms dujoms.
NARIMO ĮRANGA
Nardymo įranga – tai prietaisų ir gaminių rinkinys, kurį naras dėvi tam, kad užtikrintų gyvybę ir darbą vandens aplinkoje tam tikrą laiką.
Nardymo įranga yra tinkama pagal paskirtį, jei ji gali suteikti:
žmogaus kvėpavimas dirbant po vandeniu;
izoliacija ir šiluminė apsauga nuo poveikio saltas vanduo;
pakankamas mobilumas ir stabili padėtis po vandeniu;
sauga nardant, kylant į paviršių ir dirbant;
patikimas ryšys su paviršiumi.
Priklausomai nuo sprendžiamų užduočių, nardymo įranga skirstoma:
pagal naudojimo gylį - įrangai, skirta sekliam (vidutiniam) gyliui ir giliavandenei jūrai;
pagal kvėpavimo dujų mišinio tiekimo būdą - autonominis ir žarna;
pagal šiluminės apsaugos būdą - įrenginiams su pasyviąja šilumine apsauga, šildomiems elektra ir vandeniu;
pagal izoliacijos būdą - įrangai su vandeniui atspariais „sauso“ tipo ir pralaidžiais „šlapio“ tipo hidrokostiumais.
Išsamiausią nardymo įrangos veikimo funkcinių savybių supratimą suteikia jos klasifikacija pagal kvėpavimui reikalingo dujų mišinio sudėties palaikymo metodą. Štai įranga:
vėdinamas;
su atviru kvėpavimu;
su pusiau uždaru kvėpavimu;
su uždaru kvėpavimo modeliu.
PANDINĖ ŽVEJYBA
Garso sklidimas vandenyje .
Vandenyje garsas sklinda penkis kartus greičiau nei ore. Vidutinis greitis 1400 - 1500 m/sek (garso greitis ore 340 m/sek). Atrodytų, girdimumas vandenyje taip pat pagerėja. Tiesą sakant, tai toli gražu ne. Juk garso stiprumas priklauso ne nuo sklidimo greičio, o nuo garso virpesių amplitudės ir klausos organų suvokimo gebėjimo. Sraigėje vidinė ausis Corti organas yra ir susideda iš klausos ląstelių. Garso bangos vibruoja ausies būgnelį klausos kaulai ir Corti organo membrana. Iš pastarųjų plaukų ląstelių, kurios suvokia garso virpesius, nervinė stimuliacija patenka į klausos centrą, esantį laikinoji skiltis smegenys.
Garso banga į žmogaus vidinę ausį gali patekti dviem būdais: laidu oru per išorinį klausos kanalą, ausies būgnelį ir vidurinės ausies kauliukus, o laidumu kauliniu būdu – vibruojant kaukolės kaulams. Paviršiuje vyrauja oro laidumas, o po vandeniu – kaulinis. Paprasta patirtis mus tuo įtikina. Uždenkite abi ausis delnais. Paviršiuje girdimumas smarkiai pablogės, tačiau po vandeniu to nepastebima.
Taigi po vandeniu garsai pirmiausia suvokiami per kaulų laidumą. Teoriškai tai paaiškinama tuo, kad vandens akustinis atsparumas artėja prie žmogaus audinių akustinio atsparumo. Todėl energijos praradimas garso bangoms pereinant iš vandens į žmogaus galvos kaulus yra mažesnis nei ore. Oro laidumas po vandeniu beveik išnyksta, nes išorinis klausos kanalas užpildytas vandeniu, o šalia yra nedidelis oro sluoksnis. ausies būgnelis silpnai perduoda garso virpesius.
Eksperimentai parodė, kad kaulų laidumas yra 40% mažesnis nei oro laidumas. Todėl girdimumas po vandeniu paprastai pablogėja. Girdėjimo diapazonas su kauliniu garso laidumu priklauso ne tiek nuo stiprumo, kiek nuo tonacijos: kuo aukštesnis tonas, tuo garsas girdimas toliau.
Povandeninis pasaulis žmonėms yra tylos pasaulis, kuriame nėra pašalinių garsų. Todėl paprasčiausius garso signalus galima suvokti po vandeniu dideliais atstumais. Smūgį į metalinį kanistrą, panardintą į vandenį, žmogus girdi 150-200 m atstumu, barškėjimo garsą – 100 m, varpelio – 60 m atstumu.
Garsai, sklindantys po vandeniu, dažniausiai negirdimi paviršiuje, kaip ir iš išorės sklindantys garsai po vandeniu. Norėdami suvokti povandeninius garsus, turite būti bent iš dalies panirę. Jei įbridote į vandenį iki kelių, pradedate suvokti garsą, kurio anksčiau negirdėjote. Kai nardote, garsumas didėja. Jis ypač girdimas, kai galva panardinta.
Norėdami siųsti garso signalus iš paviršiaus, turite bent pusiaukelėje nuleisti garso šaltinį į vandenį ir garso stiprumas pasikeis. Orientuotis po vandeniu už ausies yra nepaprastai sunku. Ore garsas į vieną ausį patenka 0,00003 sekundės anksčiau nei į kitą. Tai leidžia nustatyti garso šaltinio vietą tik su 1-3° paklaida. Po vandeniu garsas vienu metu suvokiamas abiem ausimis, todėl aiškus, kryptingas suvokimas nevyksta. Orientacijos paklaida gali būti 180°.
Specialiai surežisuotame eksperimente tik pavieniai šviesos narai po ilgų klajonių ir... paieškos vyko į garso šaltinio vietą, kuri buvo 100-150 m nuo jų.. Pastebėta, kad sistemingas mokymasis ilgą laiką leidžia išsiugdyti gebėjimą gana tiksliai orientuotis pagal garsą po vandeniu. Tačiau kai tik treniruotė sustoja, jos rezultatai anuliuojami.
Ilgais atstumais garso energija sklinda tik švelniais spinduliais, kurie neliečia vandenyno dugno per visą kelią. Šiuo atveju aplinkos nustatytas garso sklidimo diapazono apribojimas yra jo sugertis jūros vandenyje. Pagrindinis absorbcijos mechanizmas yra susijęs su atsipalaidavimo procesais, lydinčiais termodinaminės pusiausvyros tarp vandenyje ištirpusių jonų ir druskų molekulių trikdymą akustine banga. Pažymėtina, kad pagrindinis vaidmuo sugeriant plačiame garso dažnių diapazone tenka magnio sieros druskai MgSO4, nors procentais jos kiekis jūros vandenyje yra labai mažas – beveik 10 kartų mažesnis nei, pavyzdžiui, NaCl akmens druskos. , kuris vis dėlto neatlieka jokio reikšmingo vaidmens garso sugertyje.
Paprastai kalbant, sugertis jūros vandenyje yra didesnė, kuo didesnis garso dažnis. Esant dažniams nuo 3-5 iki mažiausiai 100 kHz, kur dominuoja aukščiau minėtas mechanizmas, sugertis yra proporcinga dažniui iki maždaug 3/2 galios. Esant žemesniems dažniams, įsijungia naujas absorbcijos mechanizmas (galbūt dėl boro druskų buvimo vandenyje), kuris tampa ypač pastebimas šimtų hercų diapazone; čia absorbcijos lygis yra anomaliai aukštas ir mažėjant dažniui krenta žymiai lėčiau.
Norėdami aiškiau įsivaizduoti kiekybines sugerties jūros vandenyje charakteristikas, pažymime, kad dėl šio poveikio garsas, kurio dažnis yra 100 Hz, 10 tūkstančių km trajektorijoje susilpnėja 10 kartų, o 10 kHz dažniu - atstumas tik 10 km (2 pav.). Taigi, tik žemo dažnio garso bangos gali būti naudojamos tolimam povandeniniam ryšiui, tolimojo povandeninių kliūčių aptikimui ir kt.
2 pav. – Atstumai, kuriais skirtingo dažnio garsai, sklindant jūros vandenyje, susilpnėja 10 kartų.
Teritorijoje girdimi garsai 20-2000 Hz dažnių diapazonui vidutinio intensyvumo garsų sklidimo diapazonas po vandeniu siekia 15-20 km, o ultragarso srityje - 3-5 km.
Remiantis garso slopinimo reikšmėmis, stebimomis laboratorinėmis sąlygomis esant nedideliam vandens kiekiui, galima tikėtis žymiai didesnių diapazonų. Tačiau į gamtinės sąlygos Be silpimo, kurį sukelia paties vandens savybės (vadinamasis klampus slopinimas), jį veikia ir jo sklaida bei absorbcija dėl įvairių terpės nehomogeniškumo.
Garso lūžį, arba garso pluošto kelio kreivumą, lemia vandens savybių nevienalytiškumas, daugiausia vertikaliai, dėl trijų pagrindinių priežasčių: hidrostatinio slėgio pokyčių gylio, druskingumo pokyčių ir temperatūros pokyčių dėl nevienodo poveikio. vandens masės kaitinimas saulės spinduliais. Dėl šių priežasčių bendro poveikio garso sklidimo greitis, kuris yra apie 1450 m/sek gėlo vandens ir apie 1500 m/sek jūros vandens, kinta kartu su gyliu, o kitimo dėsnis priklauso nuo laiko. metų, paros laiko, rezervuaro gylio ir daugelio kitų priežasčių. Garso spinduliai, kylantys iš šaltinio tam tikru kampu į horizontą, yra sulenkiami, o vingio kryptis priklauso nuo garso greičių pasiskirstymo terpėje. Vasarą, kai viršutiniai sluoksniai yra šiltesni nei apatiniai, spinduliai lenkiasi žemyn ir dažniausiai atsispindi nuo apačios, prarasdami didelę dalį savo energijos. Priešingai, žiemą, kai apatiniai vandens sluoksniai palaiko savo temperatūrą, o viršutiniai sluoksniai vėsta, spinduliai linksta aukštyn ir patiria daugybinį atspindį nuo vandens paviršiaus, per kurį prarandama daug mažiau energijos. Todėl žiemą garso sklidimo diapazonas yra didesnis nei vasarą. Dėl refrakcijos vadinamos negyvos zonos, t. y. zonos, esančios arti šaltinio, kuriose nėra girdėjimo.
Tačiau dėl lūžio gali padidėti garso sklidimo diapazonas – tai reiškinys, kai po vandeniu garsai sklinda labai dideliais atstumais. Tam tikrame gylyje žemiau vandens paviršiaus yra sluoksnis, kuriame garsas sklinda mažiausiu greičiu; Virš šio gylio garso greitis didėja dėl temperatūros padidėjimo, o žemiau šio gylio – dėl hidrostatinio slėgio padidėjimo kartu su gyliu. Šis sluoksnis yra savotiškas povandeninis garso kanalas. Spindulys, nukrypęs nuo kanalo ašies aukštyn arba žemyn, dėl lūžio, visada linkęs į jį kristi atgal. Jei į šį sluoksnį patalpinsite garso šaltinį ir imtuvą, net vidutinio intensyvumo garsai (pavyzdžiui, nedidelių, 1–2 kg svorio) užtaisų sprogimai gali būti įrašomi šimtų ir tūkstančių km atstumu. Esant povandeniniam garso kanalui galima pastebėti reikšmingą garso sklidimo diapazono padidėjimą, kai garso šaltinis ir imtuvas yra nebūtinai šalia kanalo ašies, o, pavyzdžiui, arti paviršiaus. Tokiu atveju spinduliai, lūždami žemyn, patenka į giliavandenius sluoksnius, kur nukreipiami į viršų ir vėl išeina į paviršių kelių dešimčių kilometrų atstumu nuo šaltinio. Toliau kartojamas spindulių sklidimo modelis ir dėl to susidaro vadinamųjų spindulių seka. antrinės apšviestos zonos, kurios dažniausiai atsekamos kelių šimtų km atstumu.
Aukšto dažnio garsų, ypač ultragarso, sklidimui, kai bangos ilgiai yra labai maži, įtakos turi maži nehomogeniškumas, paprastai aptinkamas natūraliuose vandens telkiniuose: mikroorganizmai, dujų burbuliukai ir kt. Šie nehomogeniškumas veikia dviem būdais: jie sugeria ir išsklaido garso bangų energiją. Dėl to, didėjant garso virpesių dažniui, mažėja jų sklidimo diapazonas. Šis poveikis ypač pastebimas paviršiniame vandens sluoksnyje, kur daugiausia nehomogeniškumo. Garso sklaida dėl nehomogeniškumo, taip pat nelygūs vandens ir dugno paviršiai sukelia povandeninio aidėjimo reiškinį, kuris lydi garso impulso siuntimą: garso bangos, atsispindinčios nuo nehomogeniškumo rinkinio ir susiliejančios, sukelia garso impulso pailgėjimas, kuris tęsiasi jam pasibaigus, panašus į aidėjimą, stebimą uždarose erdvėse. Povandeninė aidėjimas yra gana reikšmingas trikdymas daugeliui praktinių hidroakustikos pritaikymų, ypač sonarų.
Povandeninių garsų sklidimo diapazoną riboja ir vadinamieji. jūros triukšmai, kurių kilmė yra dvejopa. Dalis triukšmo kyla dėl bangų poveikio vandens paviršiui, banglenčių jūroje, riedančių akmenukų triukšmo ir kt. Kita dalis susijusi su jūrų fauna; Tai apima žuvų ir kitų jūros gyvūnų skleidžiamus garsus.
Panašūs straipsniai
