Undele sonore (ocean) - biologie
Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?
Antibiotice din bacterii
Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute
Busolă moleculară pentru alinierea celulelor
Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna
Democrația bibilicilor vultur
Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise
| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor
Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice
Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?
Undele sonore (ocean)
Unde sonore au o pierdere semnificativ mai mică în apă decât undele electromagnetice (de exemplu, lumina), care sunt absorbite mai puternic în apă. De aceea Unde sonore de mare importanță în ocean pentru comunicarea și măsurarea mărimilor fizice, chimice și biologice. În schimb, acestea nu sunt importante pentru procesele dinamice. În ceea ce privește aplicația lor tehnică, a se vedea Wasserschall.
Undele sonore din ocean
Undele sonore sunt unde de presiune care se propagă longitudinal, adică H. moleculele vibrează în aceeași direcție în care a fost deviată. Așadar, aveți nevoie de un mediu în care să vă răspândiți. Ca și în cazul altor valuri, se aplică următoarele:
c = Viteza sunetului, f = Frecvență, $ \ lambda $ = lungime de undă.
Apar frecvențe în intervalul de la 1 Hz la mai mulți MHz.
Viteza sunetului
În ocean, sunetul este mult mai rapid la aproximativ 1500 m/s decât în aer, unde se deplasează cu aproximativ 340 m/s în condiții normale. Viteza sunetului în ocean depinde de salinitatea, temperatura și presiunea apei. Deoarece presiunea este aproape liniară cu adâncimea, aceasta este adesea utilizată pentru a calcula viteza sunetului. Viteza sunetului nu poate fi calculată exact, dar există câteva formule determinate empiric cu care poate fi calculată relativ bine. Aceste formule sunt toate destul de similare, dintre care una este:
$ c = (1449 + 46 \ T - 005 \ T ^ 2 + 14 (S - 35) + 0017 \ D) \ mathrm> $,
unde $ T $ este temperatura în ° C, $ S $ este salinitatea în psu și $ D $ este adâncimea în metri.
Pentru dependența de viteza sunetului, se poate spune:
- În stratul superior, temperatura este decisivă, deoarece această variabilă se schimbă cel mai mult.
- Modificarea temperaturii este foarte mică sub stratul de temperatură, aici adâncimea este parametrul determinant.
- Salinitatea are aproape nici o influență asupra vitezei sunetului, deoarece are o valoare de aproximativ 3,5% în majoritatea locurilor din ocean, iar termenul asociat este, prin urmare, foarte mic. De multe ori poate fi neglijat.
Raze sonore
Datorită dependențelor menționate mai sus, există adesea o viteză minimă a sunetului la o adâncime de aproximativ 1000 m, așa-numitul canal SOFAR, în care undele sonore se propagă deosebit de departe.
Oceanul poate fi imaginat ca o serie de multe straturi subțiri de densitate variabilă. Se aplică următoarele: $ c \ cdot n = \ text $ (cu c: Viteza sunetului într-o schimbare, : Indicele de refracție al stratului) d. adică fiecare strat are un indice de refracție diferit. Cu cât viteza sunetului este mai mare, cu atât indicele de refracție este mai mic. Deoarece viteza sunetului în canalul SOFAR este cea mai mică, indicele de refracție este cel mai mare aici. Conform legii refracției lui Snellius, razele sonore sunt întotdeauna refractate către indicele de refracție mai mare, adică în canalul SOFAR. Odată ce razele sunt în canal, ele rămân acolo chiar dacă unghiul de radiație nu a fost prea mare. Pe de altă parte, refracția fasciculelor sonore creează așa-numitele „zone de umbră” în unele locuri, în care nu poate pătrunde niciun sunet emis de anumite puncte. Acestea sunt folosite de submarine pentru a se ascunde de alte submarine.
Relația de dispersie pentru undele sonore din ocean
Relația de dispersie (dependența numărului de undă a frecvenței) definește clar o undă. Este:
Cu $ \ omega $: Frecvență, c: Viteza sunetului, k: Număr de undă, H: Adâncimea apei, : Numărul de moduri ( este un număr natural)
Datorită condițiilor limită pentru undele sonore la interfețe (fundul mării și suprafața), rezultă doar moduri discrete pentru unde.
cerere
Sunetul este folosit în ocean în mai multe scopuri diferite. Limbajul balenelor și delfinilor este cu siguranță cel mai bine cunoscut. Cu milioane de ani înainte de oameni, ei au folosit deja faptul că apa transportă sunet, în special frecvențe joase, foarte departe. Prin urmare, puteți auzi cântece de balene sub apă chiar și atunci când balenele sunt la câțiva kilometri distanță. Balenele folosesc sunetul la fel ca liliecii în aer. Ei trimit o mulțime de sunete de înaltă frecvență. Acestea se reflectă asupra posibilelor surse de hrană sau inamici. Din puterea retrodifuzării și timpul până când apare difuzarea înapoi, puteți trage apoi concluzii despre dimensiunea și distanța obiectelor localizate (ecolocație). Oamenii folosesc sunetul în aceleași scopuri. În special în sectorul militar, este important să observați rapid navele inamice și, mai presus de toate, submarinele sau să evitați să fiți descoperiți chiar de inamici. În plus, sunetul este utilizat pe scară largă în cercetare, în special în următoarele domenii:
- sunet de ecou
- ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler): Acesta folosește efectul Doppler acustic pentru a determina mișcarea apei.
- Tomografia acustică este utilizată pentru a determina temperatura medie și debitul între două puncte.
- Sonarul cu scanare laterală este utilizat pentru cartografierea fundului oceanului