Introduction to Oceanography

Sound is a form of energy transmitted through pressure waves; longitudinal or compressional waves similar to the sismic P-waves we discussed in section 3.3. Com sons oceânicos, a energia é transmitida através de moléculas de água vibrando para trás e para a frente paralelamente à direção da onda sonora, e passando a energia para moléculas adjacentes. Portanto, o som viaja mais rápido e mais eficientemente quando as moléculas estão mais próximas e são mais capazes de transferir sua energia para partículas vizinhas., Em outras palavras, o som viaja mais rápido através de materiais mais densos. Uma vez que a água é muito mais densa que o ar, a velocidade do som na água (cerca de 1500 m/s) é aproximadamente cinco vezes mais rápida do que a velocidade no ar (cerca de 330 m/s). Isso ajuda a explicar por que às vezes temos dificuldade em localizar a fonte de um som que ouvimos debaixo de água. Localizamos fontes sonoras quando os nossos cérebros detectam as pequenas diferenças no tempo de chegada dos sons que chegam aos nossos ouvidos. Um som vindo da nossa esquerda atingirá a nossa orelha esquerda uma fração de segundo antes de atingir a nossa orelha direita., Nossos cérebros podem processar essa pequena diferença no tempo de chegada para reconhecer a direção a partir da qual o som veio. Na água, o som é tão mais rápido que a diferença no tempo de chegada entre os nossos ouvidos torna-se demasiado pequeno para nós interpretarmos, e perdemos a capacidade de localizar a fonte.

no Entanto, como com o som no ar, a velocidade do som no oceano não é constante, ela é influenciada por uma série de variáveis, incluindo a temperatura, a salinidade e pressão, e um aumento em qualquer um desses fatores levará a um aumento na velocidade do som., Vimos que essas variáveis mudam com profundidade e localização; assim, a velocidade do som difere em diferentes regiões do oceano.

para examinar a forma como a velocidade do som muda em função da profundidade, precisamos considerar os perfis verticais para temperatura e pressão. Na superfície, a pressão é baixa, mas a temperatura está em seu ponto mais alto na coluna de água. Os efeitos da temperatura dominam na superfície, por isso a velocidade do som é rápida nas águas superficiais. À medida que a profundidade aumenta, a temperatura e a velocidade do som diminuem., Perto do fundo, a pressão extrema domina, e mesmo que as temperaturas sejam baixas, a velocidade do som aumenta com a profundidade. A profundidades moderadas (entre algumas centenas e mil metros) há uma zona onde a temperatura e a pressão são relativamente baixas, de modo que a velocidade do som é no mínimo. Esta zona de velocidade mínima é chamada de canal SOFAR (fixação e variação de som) ou canal de Som Profundo (figura 6.4.1).

o canal SOFAR é importante porque os sons produzidos naquela região podem ser propagados em distâncias muito longas com pouca atenuação (perda de energia). Ondas sonoras produzidas no canal irradiam em todas as direções. Ondas que viajam para águas mais rasas ou mais profundas fora do canal de som estão entrando em uma região de transmissão de som mais rápida., Como vimos com ondas sísmicas, quando essas ondas sonoras encontram uma região de diferente velocidade de transmissão, as ondas tendem a ser refratadas ou curvadas para trás em direção à região de menor velocidade. Como resultado, ondas sonoras que se movem do canal SOFAR para a água mais rasa serão refratadas de volta para o canal. À medida que as ondas sonoras forem mais profundas abaixo do canal, elas serão refratadas para cima, de volta para o canal e para a região de velocidade mais lenta., Desta forma, grande parte do som não se dissipa na água em todas as direções, mas em vez disso está preso dentro do canal, e pode viajar longas distâncias com pouca perda de energia (figura 6.4.2).

Existem várias aplicações práticas do canal SOFAR., Acredita-se que baleen baleias usem o canal SOFAR para se comunicar uns com os outros em longas distâncias de centenas a milhares de quilômetros. Suas vocalizações são muito altas e são chamadas de baixa frequência, que viajam mais longe do que sons de alta frequência nos oceanos. Os militares foram capazes de rastrear submarinos usando o canal SOFAR, e durante a Segunda Guerra Mundial foi usado para localizar pilotos abatidos ou navios e aviões desaparecidos., Um piloto encalhado poderia lançar um pequeno dispositivo na água, e uma vez que afundou no canal SOFAR iria explodir, criando um som que poderia ser ouvido em várias estações de escuta. Usando a hora de chegada do som nos vários receptores, a localização da fonte pode ser determinada através da triangulação. Na década de 1990 foi sugerido que o canal SOFAR poderia ser usado para monitorar as temperaturas globais dos oceanos., Um projeto conhecido como ATOC (Termometria Acústica do Clima Oceânico) foi proposto onde sons altos e de baixa frequência produzidos perto do Havaí e Califórnia iria viajar através do canal SOFAR para estações de recepção em torno do Pacífico. Ao monitorar o tempo que levou para que os sons chegassem aos receptores, os cientistas poderiam monitorar mudanças nas temperaturas do oceano em uma escala global, como os sons se moveriam mais rapidamente através de um oceano aquecedor.uma vez que o som viaja melhor pela água do que pelo ar, a energia necessária para transmitir uma dada onda sonora é maior no ar do que na água., A energia ou intensidade (intensidade) de um som é medida na escala decibel (dB). Acontece que é preciso cerca de 61 vezes mais energia para transmitir um som através do ar do que através da água. Devido a esta diferença de energia, existe uma diferença de 61 dB entre os sons transmitidos através do ar e da água, de modo que uma intensidade sonora de 120 dB na água seria equivalente a uma intensidade de cerca de 60 dB no ar. Isto deve ser tido em mente ao tentar comparar sons no oceano com sons no ar. Um som de 130 dB no ar é aproximadamente equivalente a 100 m de um motor a jato na decolagem., Um som de 130 dB na água é equivalente a cerca de 70 dB no ar, que é a intensidade do som de um aspirador. Deve também salientar-se que, na escala dB, um aumento de 10 dB significa que o som é 10 vezes mais alto. Por outras palavras, 20 dB é 10 x mais alto do que 10 dB, enquanto 30 dB é 100 x mais alto do que 10 dB.