Introduktion til Oceanografi

Lyd er en form for energi, der overføres gennem pres bølger; langsgående eller kompressionsbølger svarende til de seismiske P-bølger, vi diskuterede i afsnit 3.3. Med havlyde overføres energien via vandmolekyler, der vibrerer frem og tilbage parallelt med lydbølgens retning og overfører energien til tilstødende molekyler. Derfor bevæger lyden sig hurtigere og mere effektivt, når molekylerne er tættere sammen og er bedre i stand til at overføre deres energi til nabopartikler., Med andre ord, lyd rejser hurtigere gennem tættere materialer. 1500 m/s) cirka fem gange hurtigere end hastigheden i luften (omkring 330 m / s). Dette hjælper med at forklare, hvorfor vi undertiden har svært ved at lokalisere kilden til en lyd, som vi hører under vandet. Vi lokaliserer lydkilder, når vores hjerner registrerer de små forskelle i tidspunktet for ankomsten af lyde, der når vores ører. En lyd, der kommer fra vores venstre, når vores venstre øre en brøkdel af et sekund, før vi når vores højre øre., Vores hjerner kan behandle den lille forskel i ankomsttid for at genkende den retning, hvorfra lyden kom. I vand er lyden så meget hurtigere, at forskellen i ankomsttid mellem vores ører bliver for lille til, at vi kan fortolke, og vi mister evnen til at lokalisere kilden.

som med lyd i luften er lydens hastighed i havet imidlertid ikke konstant; det påvirkes af et antal variabler, herunder temperatur, saltholdighed og tryk, og en stigning i nogen af disse faktorer vil føre til en stigning i lydens hastighed., Vi har set, at disse variabler ændres med dybde og placering; således vil lydens hastighed variere i forskellige regioner i havet.

for at undersøge, hvordan lydens hastighed ændres som en funktion af dybde, skal vi overveje de lodrette profiler for temperatur og tryk. Ved overfladen er trykket lavt, men temperaturen er på sit højeste punkt i vandkolonnen. Temperatureffekterne dominerer ved overfladen, så lydens hastighed er hurtig i overfladevand. Når dybden stiger, falder temperaturen og lydens hastighed., Nær bunden dominerer det ekstreme tryk, og selvom temperaturerne er lave, øges lydens hastighed med dybden. Ved moderate dybder (mellem et par hundrede og tusind meter) er der en .one, hvor både temperatur og tryk er relativt lave, så lydens hastighed er på et minimum. Denne minimumone med minimumshastighed kaldes SOFAR-kanalen (Lydfiksering og spænding) eller den dybe lydkanal (figur 6.4.1).

SOFAR-kanalen er vigtig, fordi lyde produceret i denne region kan formeres over meget lange afstande med ringe dæmpning (tab af energi). Lydbølger produceret i kanalen udstråler ud i alle retninger. Bølger, der bevæger sig ind i lavere eller dybere vand uden for lydkanalen, går ind i et område med hurtigere lydoverførsel., Som vi så med seismiske bølger, når disse lydbølger støder på et område med forskellig transmissionshastighed, har bølgerne en tendens til at brydes eller bøjes tilbage mod området med lavere hastighed. Som et resultat brydes lydbølger, der bevæger sig fra SOFAR-kanalen til lavt vand, tilbage mod kanalen. Når lydbølgerne går dybere under kanalen, brydes de opad, tilbage i kanalen og området med langsommere hastighed., På denne måde spredes meget af lyden ikke ud i vandet i alle retninger, men er i stedet fanget i kanalen og kan rejse meget lange afstande med lidt energitab (figur 6.4.2).

Der er flere praktiske anvendelser af SOFAR kanal., Baleenhvaler menes at bruge SOFAR-kanalen til at kommunikere med hinanden over lange afstande fra hundreder til tusinder af kilometer. Deres vokaliseringer er meget høje og er lavfrekvente opkald, der rejser længere end højfrekvente lyde i oceanerne. Militæret har været i stand til at spore ubåde ved hjælp af SOFAR-kanalen, og under Anden Verdenskrig blev det brugt til at lokalisere nedlagte piloter eller manglende skibe og fly., En strandet pilot kunne droppe en lille enhed i vandet, og når den sank ned i SOFAR-kanalen, ville den eksplodere og skabe en lyd, der kunne høres på flere lyttestationer. Ved hjælp af tidspunktet for ankomsten af lyden på de forskellige modtagere, placeringen af kilden kunne bestemmes gennem triangulering. I 1990 ‘ erne blev det foreslået, at SOFAR-kanalen kunne bruges til at overvåge de globale havtemperaturer., Et projekt kendt som ATOC (Acoustic Thermometry of Ocean Climate) blev foreslået, hvor højt, lavfrekvente lyde produceret nær Ha .aii og Californien ville rejse gennem SOFAR-kanalen til modtagestationer omkring Stillehavet. Ved at overvåge den tid det tog for lydene at nå modtagerne, kunne forskere overvåge ændringer i havtemperaturer på globalt plan, da lyde ville bevæge sig hurtigere gennem et opvarmende hav.da lyden bevæger sig bedre gennem vand end luft, er den energi, der kræves for at transmittere en given lydbølge, højere i luft end i vand., Energi eller intensitet (loudness) af en lyd måles på decibel (dB) skalaen. Det viser sig, at det tager cirka 61 gange mere energi at transmittere en lyd gennem luft end gennem vand. På grund af denne energiforskel er der en 61 db forskel mellem lyde transmitteret gennem luft og vand, således at en lydintensitet på 120 dB i vand svarer til en intensitet på omkring 60 dB i luft. Dette skal huskes, når man prøver at sammenligne lyde i havet med lyde i luften. En lyd på 130 dB i luften svarer omtrent til at stå 100 m fra en jetmotor ved start., En lyd på 130 dB i vand svarer til omkring 70 dB i luft, hvilket er intensiteten af lyden fra en støvsuger. Det skal også påpeges, at på DB-skalaen betyder en stigning på 10 db, at lyden er 10 gange højere. Med andre ord er 20 dB 10 louder højere end 10 dB, mens 30 dB er 100.højere end 10 dB.