Звукови вълни (океан) - биология

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

звукови

Антибиотици от бактерии

Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин

Молекулярен компас за подравняване на клетките

Какво кара листата да стареят през есента

Демокрацията на лешоядите токачки

Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Звукови вълни (океан)

Звукови вълни имат значително по-ниски загуби във вода от електромагнитните вълни (напр. светлина), които се абсорбират по-силно във вода. Ето защо Звукови вълни от голямо значение в океана за комуникация и измерване на физични, химични и биологични величини. За разлика от това те не са важни за динамичните процеси. По отношение на техническото им приложение вижте Wasserschall.

Звукови вълни в океана

Звуковите вълни са вълни под налягане, които се разпространяват надлъжно, т.е. H. молекулите вибрират в същата посока, в която се отклоняват. Така че имате нужда от среда, в която да се разпространявате. Както при другите вълни, се прилага следното:

° С = Скорост на звука, е = Честота, $ \ lambda $ = дължина на вълната.

Настъпват честоти в диапазона от 1 Hz до няколко MHz.

Скорост на звука

В океана звукът е много по-бърз с около 1500 m/s, отколкото във въздуха, където при нормални условия той се движи с около 340 m/s. Скоростта на звука в океана зависи от солеността, температурата и налягането на водата. Тъй като налягането е почти линейно с дълбочината, това често се използва за изчисляване на скоростта на звука. Скоростта на звука не може да се изчисли точно, но има някои емпирично определени формули, с които може да се изчисли относително добре. Всички тези формули са доста сходни, една от които е:

$ c = (1449 + 46 \ T - 005 \ T ^ 2 + 14 (S - 35) + 0017 \ D) \ mathrm> $,

където $ T $ е температурата в ° C, $ S $ е солеността в psu и $ D $ е дълбочината в метри.

За зависимостта от скоростта на звука може да се каже:

  • В горния слой температурата е определяща, тъй като тази променлива се променя най-много.
  • Промяната в температурата е много малка под температурния скок, тук дълбочината е определящият параметър.
  • Солеността почти няма влияние върху скоростта на звука, тъй като има стойност около 3,5% на повечето места в океана и следователно свързаният термин е много малък. Често може да се пренебрегне.

Звукови лъчи

Поради гореспоменатите зависимости, често има минимална скорост на звука на дълбочина около 1000 m, така нареченият канал SOFAR, в който звуковите вълни се разпространяват особено далеч.

Океанът може да се разглежда като поредица от множество тънки слоеве с различна плътност. Прилага се следното: $ c \ cdot n = \ text $ (с ° С: Скорост на звука в една смяна, н: Индекс на пречупване на слоя) d. т.е. всеки слой има различен показател на пречупване. Колкото по-голяма е скоростта на звука, толкова по-нисък е показателят на пречупване. Тъй като скоростта на звука в SOFAR канала е най-ниска, показателят на пречупване е най-висок тук. Според закона за пречупване на Снелий звуковите лъчи винаги се пречупват към по-големия показател на пречупване, т.е.в канала SOFAR. След като лъчите са в канала, те остават там, дори ако ъгълът на излъчване не е бил твърде голям. От друга страна, пречупването на звуковите лъчи на места създава така наречените „сенчести зони“, в които не може да проникне звук, който се излъчва от определени точки. Те се използват от подводниците, за да се скрият от други подводници.

Дисперсионна връзка за звукови вълни в океана

Дисперсионната връзка (зависимостта на честотата от броя на вълните) ясно определя вълната. То е:

С $ \ omega $: Честота, ° С: Скорост на звука, к: Номер на вълната, З.: Дълбочина на водата, н: Брой режими (н е естествено число)

Поради граничните условия за звуковите вълни на интерфейсите (морско дъно и повърхност), за вълните се получават само дискретни режими.

приложение

Звукът се използва в океана за редица различни цели. Езикът на китовете и делфините със сигурност е най-известен. Милиони години преди хората, те вече са използвали факта, че водата носи звук, особено ниски честоти, много далеч. Следователно можете да чувате китови песни под вода, дори когато китовете са на километри. Китовете използват звук по подобен начин на прилепите във въздуха. Те изпращат много високочестотни звуци. Те се отразяват на възможни източници на храна или врагове. От силата на обратното разпръскване и времето, докато настъпи обратното разпръскване, можете да направите заключения относно размера и разстоянието на разположените обекти (ехолокация). Хората използват звук за същите цели. По-специално във военния сектор е важно бързо да забележите вражески кораби и преди всичко подводници или да избегнете сами да бъдете открити от враговете. Освен това звукът се използва широко в научните изследвания, особено в следните области:

  • ехолот
  • ADCP (акустичен доплер токов профил): Това използва акустичния доплер ефект за определяне на движението на водата.
  • Акустичната томография се използва за определяне на средната температура и дебита между две точки.
  • Сонарът за странично сканиране се използва за картографиране на океанското дъно