4. Рефракция акустических лучей под водой.

Рефракция звука, обусловленная изменением температуры по вертикали, наблюдается и в океане. Если температура, а стало быть, и скорость звука, уменьшается с глубиной, звуковые лучи отклоняются вниз, в результате чего образуется зона молчания, подобная тому, как это показано на рис. 13 для атмосферы. Для океана соответствующая картина получится, если этот рисунок просто перевернуть.

Скорость звука в океане в среднем близка к 1500 м/с, и ее величина определяется совокупным действием температуры воды, ее солености и статического давления, т.е. веса вышележащих слоев воды. Чем больше температура, этот вес и соленость, тем быстрее бегут звуковые волны. По мере погружения в глубины океана на величину скорости звука действуют два противоборствующих фактора: понижение температуры ведет к уменьшению скорости звука, а увеличение статического давления - к ее росту. Фактически дело обстоит так, что в верхней части океана доминирует температурный эффект и скорость звука падает; на некоторой глубине температурный градиент становится столь малым, что доминирующая роль переходит к статическому давлению и скорость звука начинает вновь возрастать и растет уже до самого дна.

Акустические волны низких частот, слабо затухающие в морской воде, могут распространяться в подводном канале на многие тысячи километров.

Зоны выхода звуковых волн к поверхности называются зонами конвергенции, а участки между ними - зонами звуковой тени. По мере удаления от источника зоны конвергенции расширяются, расплываются, а зоны тени становятся уже и менее глубокими.

5. Подводный звуковой канал

Подводный звуковой канал — слой воды в морях и океанах, в котором возможно сверхдальнее распространение звука вследствие рефракции.

На некоторой глубине под поверхностью воды, обычно около 1000 метров, находится слой, в котором звук распространяется с наименьшей скоростью; выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже — вследствие увеличения гидростатическогодавления с глубиной.

Этот слой представляет собой своеобразный подводный звуковой канал. Луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз, вследствие рефракции всегда стремится попасть в него обратно.

Если поместить источник и приёмник звука в этом слое, то даже звуки средней интенсивности (например, взрывы небольших зарядов в 1—2 кг) могут быть зарегистрированы на расстояниях в сотни и тысячи км. Если расположить источник и приёмник звука у поверхности, то в этом случае лучи, рефрагируя книзу, заходят в глубоководные слои, где они отклоняются кверху и выходят снова к поверхности на расстоянии в несколько десятков км от источника. Далее картина распространения лучей повторяется и в результате образуется последовательность вторичных освещённых зон, или зон сходимости, которые обычно прослеживаются до расстояний в несколько сотен км.

6. Скорость звука в морской воде

В морской воде С. з. зависит от темп-ры, солёности и глубины. Эти зависимости имеют сложный вид. Поскольку темп-pa, давление, а иногда и солёность меняются с глубиной, то С. з. в океане является ф-цией глубины c(z). Эта зависимость существенно определяет характер распространения звука в океане. В частности, она определяет существование подводного звукового канала, положение оси к-рого и др. характеристики зависят от времени года, времени суток и от география, местоположения. Скорость звука 1500м/с