Типичное вертикальное распределение скорости звука (ВРСЗ)
Типичное ВРСЗ для глубокого моря имеет вид, представленный на рисунке 2.6.
Рис. 2.6. Типичный вертикальный профиль скорости звука в океане В нём можно выделить несколько участков, имеющих различные характеристики и протяженность: 1. Непосредственно у поверхности моря расположен слой воды, в которой скорость звука подвержена суточный и локальным воздействиям теплоты, холода и ветра. У поверхности может также находиться перемешанный слой с постоянным значением температуры по глубине, который образуется в результате перемешивания воды ветром, дующим над поверхностно моря. В перемешанном слое создаются условия для формирования звукового канала и дальних зон акустической освещённости. Дальняя зона акустической освещенности (ДЗАО) – это пространственная область в толще воды возникающая на значительном расстоянии от источника звука за счет выхода звуковых лучей на горизонт источника после полного внутреннего, отражения в глубинных слоях ниже оси подводного звукового канала. Существуют первая, вторая и т.д. ДЗАО, образующиеся в результате многократного отражения звуковых лучей от поверхности водной среды и их полного внутреннего отражения в глубинных слоях ниже оси подводного звукового канала. ДЗАО образуются при условии размещения источника акустических волн выше оси подводного звукового канала и отрицательном градиенте скорости звука по глубине в точке нахождения источника. При длительном безветрии и солнечной погоде перемешанный слой исчезает и приповерхностная масса воды приобретает уменьшающуюся с глубиной температуру. 2. Под поверхностным слоем находится сезонный термоклин. Понятие «термоклин» означает слой воды, в котором температура изменяется с глубиной. Сезонный термоклин характеризуется отрицательным градиентом температуры и скорости звука (температура и скорость звука уменьшаются с глубиной), который зависит от времени года. Летом и осенью, когда приповерхностный слой воды в море нагрет, сезонный термоклин устойчив и имеет четкие границы. Зимой и весной, а также в Арктике он сливается с поверхностным слоем и выделить его порой невозможно. 3. Под сезонным термоклинном находится основной термоклин, который подвержен незначительным сезонным изменениям. В основном термоклине наблюдается наиболее значительное изменение температуры воды по глубине. 4. Ниже основного термоклина до дна простирается глубоководный изотермический слой, имеющий почти постоянную температуру около 5 град. В этом слое скорость звука увеличивается с глубиной под влиянием гидростатического давления. В мелком море, мелководных районах и на континентальном шельфе профиль скорости звука утрачивает регулярность, присущую глубоководным районам и предсказать его форму становится очень трудно. Наблюдается значительное изменение ВРСЗ в зависимости от характера прогрева водной массы, солености и течений. Профиль скорости звука в мелком море усложняется за счет изменений солености, вызванных наличием близко расположенных источников пресной воды, а также вследствие многочисленности градиентных слоев с малой пространственной и временной стабильностью.
Контрольные вопросы
1. Каковы основные факторы, определяющие ослабление акустического сигнала с расстоянием? 2. Как влияет на распространение акустического поля расширение фронта волны? 3. Какую формулу для оценки затухания звука используют для рабочего диапазона частот ГАС? 4. В чём существенное отличие отражения звука от поверхности моря и дна? 5. В чём отличие фактора фокусировки и фактора аномалии акустического поля в реальной среде? 6. Какие физические параметры водной среды определяют пространственное распределение скорости звука? 7. Какая разница изменения скорости звука по продольной, вертикальной и поперечной координатам? 8. Что такое дальняя зона акустической освещённости и каковы условия её формирования? 9. Каковы особенности распространения акустических сигналов в арктических регионах? 10. Какие способы уменьшения влияния слоя скачка скорости звука применяются в ГАС НК? 11. Каковы реальные величины расстояний до первой ДЗАО и её протяжённости в океанических приэкваториальных регионах? 12. Как изменяется глубина залегания оси подводного звукового канала с увеличением широты места? 13. В каких пределах изменяется скорость звука в океане? 14. Какой из физических параметров воды в наибольшей степени влияет на распространение акустических сигналов? 15. Как изменяется протяжённость ДЗАО с увеличением их порядка?
|
