Профиль скорости звука
Профиль скорости звука показывает скорость звука в воде на разных вертикальных уровнях. Он имеет два общих представления:
- табличную форму, где пары столбцов соответствуют глубине океана и скорости звука на этой глубине соответственно.
- график зависимости скорости звука в океане от глубины, где вертикальная ось соответствует глубине, а горизонтальная ось соответствует скорости звука. По соглашению горизонтальная ось размещается вверху графика, а вертикальная ось помечается значениями, увеличивающимися сверху вниз, таким образом визуально воспроизводя океан от его поверхности вниз.
Таблица 1 [1] показывает пример первого представления; На рисунке 1 показана та же информация с использованием второго представления.
| Глубина (м) | Скорость звука (м/с) | Глубина (м) | Скорость звука (м/с) |
|---|---|---|---|
| 0 | 1540.4 | 500 | 1517.2 |
| 10 | 1540.5 | 600 | 1518.2 |
| 20 | 1540.7 | 700 | 1519.5 |
| 30 | 1534.4 | 800 | 1521.0 |
| 50 | 1523.3 | 900 | 1522.6 |
| 75 | 1519.6 | 1000 | 1524.1 |
| 100 | 1518.5 | 1100 | 1525.7 |
| 125 | 1517.9 | 1200 | 1527.3 |
| 150 | 1517.3 | 1300 | 1529.0 |
| 200 | 1516.6 | 1400 | 1530.7 |
| 250 | 1516.5 | 1500 | 1532.4 |
| 300 | 1516.2 | 1750 | 1536.7 |
| 400 | 1516.4 | 2000 | 1541.0 |
Хотя задано как функция глубины [примечание 1] , скорость звука в океане зависит не только от глубины. Скорее, для данной глубины скорость звука зависит от температуры на этой глубине, самой глубины и солености на этой глубине, именно в таком порядке. [3]
Скорость звука в океане на разных глубинах можно измерить напрямую, например, с помощью измерителя скорости , или, используя измерения температуры и солености на разных глубинах, ее можно рассчитать с использованием ряда различных формул скорости звука, которые были разработаны . Примеры таких формул включают формулы Уилсона, [4] Чен и Миллеро [5] и Маккензи. [6] Каждая такая формулировка применима в определенных пределах независимых переменных. [7]
По форме профиля скорости звука на рисунке 1 можно увидеть влияние порядка важности температуры и глубины на скорость звука. У поверхности, где температура обычно самая высокая, скорость звука часто бывает самой высокой, поскольку влияние температуры на скорость звука преобладает. Далее вниз по толще воды скорость звука также уменьшается по мере снижения температуры в термоклине океана, и скорость звука также уменьшается. Однако в определенный момент влияние глубины, т. е. давления, начинает доминировать, и скорость звука возрастает до дна океана. [8] На рисунке 1 также видна общая особенность профилей скорости звука: канал ГНФАР . Ось этого канала находится на глубине минимальной скорости звука. Звуки, излучаемые на оси этого канала или рядом с ней, распространяются на очень большие горизонтальные расстояния из-за преломления звука обратно в центр канала. [2]
Данные профиля скорости звука необходимы для моделей подводного распространения акустики, особенно тех, которые основаны на трассировки лучей теории .
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джон Дж. Одет-младший и Грегори Г. Вега, (1974) Система поиска профиля скорости звука AESD (RSVP) , Техническое примечание AESD TN-74-03, 14.
- ^ Перейти обратно: а б Карутерс, Джеральд В. (1977) Основы морской акустики . Амстердам: Научное издательство Elsevier.
- ^ Стюарт, Роберт Х. (2008) Введение в физическую океанографию . Колледж-Стейшн: Техасский университет A&M.
- ^ Уилсон, В.Д. (1960) Уравнение скорости звука в морской воде. Дж. Акуст. Соц. амер. , 32 , 1357.
- ^ Чен, К.-Т. и Миллеро, Ф.Дж. (1977) Скорость звука в морской воде при высоких давлениях. Дж. Акуст. Соц. амер. , 62 , 1129-35.
- ^ Маккензи, К.В. (1981) Девятичленное уравнение для скорости звука в океанах. Дж. Акуст. Соц. амер. , 70 , 807-12.
- ^ Эттер, Пол К. (1996) Подводное акустическое моделирование: принципы, методы и приложения . Кембридж: Университетское издательство.
- ^ Тэлли, LD и др. (2011) Описательная физическая океанография: Введение . Академическая пресса.