Звук в морской воде

Скорость звука в морской воде зависит от ее температуры, солености и гидростатического давления. Изменение температуры на 1? влечет за собой изменение скорости звука в ту же сторону на 3-4 м/сек в зависимости от начальной температуры воды; изменение солености на 1‰ меняет скорость звука на 1 м/сек; изменение гидростатического давления на 1 атм увеличивает или уменьшает скорость звука на 0,018 м/сек. В соответствии с гидрологическим режимом скорость звука в различных морях разная; например, в холодном Гренландском море она составляет в среднем 1411 м/сек, в теплом Средиземном море – 1554 м/сек, в еще более теплом Красном море – 1618 м/сек. Зимой в средних и высоких широтах дальность распространения звука в верхних слоях моря больше, чем летом. Это происходит потому, что зимой вода более плотная и однородная. После сильного шторма, перемешавшего воду, звук тоже распространяется дальше. По мере удаления звука от его источника, звук затухает, что происходит вследствие потери энергии при расширении фронта звуковой волны.

Неоднородность среды – пузырьки газа, взвеси способствуют рассеянию энергии звуковой волны и образованию реверберации – появлению множества слабых эхо, создающих помехи в приеме гидролокатором главного эхо. Расслоение воды по температуре и солености вызывает преломление звукового луча, искривляет, а иногда и преграждает ему путь. Если, скажем, источник звука находится в холодном плотном слое, над которым расположен теплый и менее плотный слой, звук отражается от границы верхнего слоя и распространяется только в нижнем холодном слое. Верхний слой в этом случае представляет собой "зону молчания", "зону тени", в которую не проникает шум от гребных винтов подводной лодки. Шумопеленгаторы надводного противолодочного корабля не в состоянии будут ее нащупать, и подводная лодка может чувствовать себя в безопасности.

Таково еще одно свойство скачка плотности. Командир подводной лодки, если хочет слышать, сам оставаясь неслышимым, должен хорошо ориентироваться в гидрологии моря.

Говоря о распространении звука в воде, нельзя не упомянуть еще об одном поистине удивительном явлении. Его впервые обнаружили российские военные моряки во время Отечественной войны. Взрывы совсем небольшой силы, произведенные в районе Кольского залива, были зарегистрированы подводными шумопеленгаторами военных судов в 180 милях к востоку, около Иоканьги. Это явление, объясненное российским ученым Л. М. Бреховских, получило название звукового канала. Этот "канал" представляет собой некоторый слой в толще морской воды, в котором скорость звука, в результате комбинации трех переменных величин – температуры, солености и гидростатического давления достигает минимума; вверх и вниз от этого слоя скорость звука увеличивается. За "ось" канала принимают глубину с наименьшей скоростью звука. Верхняя и нижняя граница звукового канала находится на глубинах с равными скоростями звука.

Очень большая дальность распространения звука в канале объясняется тем, что звуковые волны все время отражаются от его верхней и нижней границы, не выходя за его пределы и не увеличивая "фронта волны". Взрыв бомбы весом 1,8 кг в звуковом канале слышен на расстоянии более 4000 км. Взрыв 22-килограммовой бомбы, произведенный однажды в районе Австралии, был услышан у Бермудских островов на расстоянии 19 200 км, причем звук прошел этот путь за 3 часа 43 минуты. В литературе, между прочим, промелькнуло сообщение о попытке установления связи между Австралией и Южной Африкой при посредстве звукового канала. В тропических водах звуковой канал расположен на глубине около тысячи метров, в северных холодных водах он приближается к поверхности моря.