„Незнанието още не е позор, позор е нежеланието да научиш.“

Акустични свойства на морската вода.

Водата е еластична среда, в която звуковите колебания добре се разпространяват. Механизмът на разпространение на звука във водата се изразява в това, че периодичните свивания и разреждания, създавани от вибриращ източник, се предават под формата на надлъжни вълни.
Скоростта на разпространение на надлъжните колебания в еластична среда е

където ρ е плътност на средата, Kp–коефициент на свиваемост.

Трудното определяне на параметрите на тази формула е наложило използването на емпирични формули, от които най-широко разпространение са получили формулите на Дел-Гросо и на Уилсън.
Формулата на Дел-Гросо има следния вид:  с=1448.6+4.618Т–0.0523Т2+0.00023Т3+1.25.(S-35)–0.011.(S-35).Т+2,7.10-8.(S-35).Т4–2.10-7.(S-35).(1+0.577Т–0.0072.Т2)+0.0175.Р м/s,
където Т–температура в °С, S–соленост в ‰, Р–налягане в децибари (дб).
Точността на тази формула е 1 м/s. Още по-висока точност се постига с формулата на Уилсън, която се състои от 23 члена и е табулирана.

Скоростта на звука се увеличава с увеличаване на температурата, дълбочината и солеността на водата. С повишаване на солеността с 1‰ скоростта на звука нараства с 1,2 м/s; нарастването на дълбочината със 100 м води до увеличаване на скоростта на звука с 1,6 м/s, а повишаването на температурата с 1°C я увеличава с около 0,6 м/s. В повърхностните слоеве температурата е твърде променлива и от нея главно зависи скоростта. В близост до проливи и устия на реки най-голямо значение имат промените в солеността. На следващата фигура са представени характерните типове на вертикално разпределение на солеността.

Типове вертикално разпределение на солеността.

В Световния океан се отделят 7 характерни типа вертикално разпределение на солеността:
1 – полярен. Изменението на солеността в дълбочина се характеризира със силно опресняване на повърхностния слой (50–100 м) и увеличаване на солеността до дълбочина 300–500 м;
2 – субполярен. Отличава се от полярния с по-малко опресняване и с по-голяма дълбочина на проникване на повърхностните води – до 1000–1500 м;
3 – умерено–тропичен. Високата соленост на повърхността е свързана с отрицателния воден баланс. Опресняването на дълбочина 800–1000 м е за сметка на полярни и субполярни води;
4 – екваториално–тропичен. Отличава се със сложно вертикално разпределение на солеността, поради влиянието на морските течения;
5 – Северно атлантически. Характеризира се с висока соленост на повърхността и отсъствие на промеждутъчен опреснен слой;
6 – Средиземноморски. Съществува прослойка от високо солени води на дълбочина 500–1000 м;
7 – Индомалайски. Ниска соленост на повърхността, поради изобилните валежи и висока соленост на дълбочина 200–500 м под влияние на дълбочинните течения.

На следващата фигура е представено разпространението на характерните типове на разпределение на солеността в Световния океан.

Разпространение на типовете вертикално разпределение на солеността в Световния океан.

За разлика от въздуха водата слабо поглъща енергията на звуковите колебания, поради което те широко се използват за подводна свръзка. Радиовълните, напротив, силно се поглъщат от водата и тяхното използване е практически нецелесъобразно, поради нейната голяма диелектрическа проницаемост ε, която превишава десетки пъти диелектрическата проницаемост на веществата в природата.
Голямо значение имат ултразвуковите вълни с честота по-голяма от 20 000 Hz, които се излъчват насочено. Ултразвукът в океана играе роля, аналогична на радиовълните в атмосферата. Вертикално насочените ултразвукови излъчватели и приемници на ехолотите служат за измерване дълбочините на морското дъно, изучаване на неговата структура и за откриване на рибни пасажи. Хоризонтално насочените хидролокатори позволяват намирането на обекти, отразяващи звука. Хидроакустиката се използва и при биологични изследвания, тъй като връзката между някои морски животни се осъществява чрез ултразвук.
При наблюдаваните в океана разнообразни условия скоростта на звука варира в граници от 1 400 до 1 550 м/s т.е. само около 10%. Независимо от това сравнително малко изменение на скоростта, звуковите вълни се пречупват по вертикала и се проявява явлението рефракция. При това звуковите лъчи се изкривяват в страната, където скоростта на звука е по-малка.

Рефракция на звуковете лъчи..

Когато звуковите вълни преминават през слоеве с понижена скорост на звука в дълбочина, те се изкривяват надолу. Подобно явление се наблюдава през лятото, когато температурата на водата се понижава в дълбочина и скоростта на звука спада. Картината на рефракцията е представена на фиг. 5. Обратен процес се наблюдава през зимата, когато повърхностният слой може да има по-ниска температура от тази на дълбочинните води. В този случай звуковите лъчи се изкривяват нагоре.

Характерни картини на рефракция на звуковите лъчи в горния слой на океана: а–през лятото, б–през зимата.

Извън полярните области за океаните е характерно понижение на температурата с увеличаване на дълбочината под повърхностния слой и скоростта на звука спада. От определени дълбочини обаче температурата и солеността слабо се променят, а се увеличава налягането и скоростта на звука отново започва да се повишава. В резултат на това звуковите лъчи, изпратени хоризонтално рефрактират и се концентрират в слоя с минимална скорост и се разпространяват на огромно разстояние. Това явление се наблюдава във всички океани на дълбочина от няколко стотен до хиляда и петстотин метра и се нарича свръхдалечно разпространение на звука в звуков канал. То за първи път е установено от американския учен Юинг през 1943 г. и независимо от него от руския акад. Л. Бреховских през 1946 г. по време на проучвания в Японско море. Благодарение на свръхдалечното разпространение на звука при експеримент в Атлантическия океан на дълбочина 1 200 м взрив на заряд с маса 2,7 kg е бил чут на разстояние 5 750 км.

Разпространение на звуковите вълни в подводния звуков канал в резултат на претърпяно пълно вътрешно отражение.

Енергията на звука отслабва при поглъщане и разсейване. Поглъщането е обусловено от вискозитета на водата и нейната топлопроводимост, а разсейването предимно от наличието на плаващи наносни частици, планктон и газови мехурчета във водата.
В морето се наблюдава и собствен звуков фон, който е особено силен при ветрово вълнение. Разнообразни шумове се причиняват и при движението и от сигналите на риби, бозайници, ракообразни и други организми.