Приповерхностный звуковой канал (ППЗК)

Толщина слоя с положительными градиентами определяется сезоном года и широтой места. Зимой в высоких широтах положительные градиенты простираются от поверхности до дна с максимальным значением до а =5 • 10^–5 м^–1. В умеренных и низких широтах величины градиентов меньше, а толщины слоев не превосходят десятков, редко сотни метров. В частности, средние глубины слоя в Северной Атлантике (40... 50° с. ш.) составляют: 60 м (январь–март), 27 м (апрель–июнь); 21 м (июнь–сентябрь); 45 м (октябрь – декабрь).

Для существования ППЗК отрицательный градиент не должен превышать установленного значения, определяемого влиянием гидростатического давления на значение скорости звука. В изотермическом слое гидростатическое давление формирует градиент скорости звука 0, 017 с^–1. При Т = 15° С, которая создает этот градиент скорости звука. Перепад скорости звука должен быть на 1° С на 180 м. Если отрицательный градиент меньше, чем этот, то образуется канал (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Лучевая картина в условиях ППЗК

Характерной особенностью ППЗК является многолучевость распространения и канализация энергии.

Примем верхнюю границу плоской с коэффициентом отражения =l, 0. Это эквивалентно условию, что высоты неровностей поверхности малы по сравнению с длиной волны. Этому условию удовлетворяют акустические волны с частотами не выше сотен герц, а при благоприятных условиях до 5... 6 кГц. Сигнал в точке приема является суперпозицией сигналов, распространяющихся по разным лучам с различными временами запаздывания. При импульсном излучении и коротких посылках приходящие сигналы вначале разделяются во времени, а затем начинают перекрываться и суммироваться.

Учитывая многолучевой характер формирования акустического поля в условиях ППЗК, потери каждым лучом части энергии при отражении от поверхности и направленность излучателя для интенсивности поля на любом расстоянии, можно написать:

, (2.12)

где N – число лучей, приходящих в точку наблюдения r; W, п – коэффициент и число отражений лучей от поверхности моря; R_i – значение диаграммы направленности на i–м луче.

Заметим, что аналогичным образом может быть найдено выражение для интенсивности поля в условиях многолучевого распространения при произвольном распределении скорости звука. В выражение (2.12) при этом следует дополнительно ввести коэффициент отражения от дна моря V(a) и число отражений т. Сумма в выражении (2.12) называется фактором аномалии (аномалией распространения):

(2.13)