Подводный звуковой канал (ПЗК) - слой воды в океане, в котором наблюдается сверхдальнее распространение звука, обусловленное его рефракцией.
Рефракция звука - это искривление пути звукового луча, вызванное неоднородностью свойств воды (Рис. 5.40). Она наблюдается главным образом по вертикали, вследствие трёх основных причин: изменения гидростатического давления с глубиной, изменения солёности и изменения температуры морской воды.
В результате совокупного действия этих причин скорость распространения звука, составляющая около 1450 м/сек для пресной воды и около 1500 м/сек для морской, изменяется с глубиной, причём закон изменения зависит от времени года, времени дня, глубины водоёма и ряда других причин.
Глубина, на которой скорость звука достигает своего минимального значения, называется осью ПЗК. Выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже — вследствие увеличения гидростатического давления и солености.
Лучи, отклонившиеся от оси звукового канала вверх или вниз, вследствие рефракции поворачивают обратно в сторону более низких скоростей звука, т.е. всегда стремится попасть обратно в ПЗК.
Существенное увеличение дальности распространения звука при наличии ПЗК может наблюдаться и у поверхности. В этом случае лучи, рефрагируя внизу, заходят в глубоководные слои, где они отклоняются вверх и выходят снова к поверхности на расстоянии в несколько десятков километров от источника. Далее картина распространения лучей повторяется и в результате образуется последовательность так называемых вторичных освещенных зон.
Основные характеристики ПЗК – глубина оси, ширина канала и величина перепада скорости звука у поверхности и на оси. Чем больше разность скорости звука на поверхности и на оси ПЗК, тем в более широком интервале углов захватываются лучи, т.е. тем более эффективен ПЗК.
При распространении в ПЗК звуковые волны не касаются ни поверхности, ни дна океана, и следовательно, не рассеиваются и не поглощаются на его границах. Таким образом, звуки низкой частоты, для которых поглощение в морской воде мало, могут распространяться в ПЗК на расстояния в сотни и тысячи километров.
Звук является единственным возможным средством связи под водой.
Для этих целей пользуются как звуковыми частотами от 300 до 10000 гц, так и ультразвуками от 10000 гц и выше.
Из наиболее существенных применений гидроакустики следует отметить разработку эхолотов и гидролокаторов, которыми пользуются для мореходных целей (плавание вблизи скал, рифов и др.), рыбопромысловой разведки, поисковых работ и т.д.
Пассивным средством подводного наблюдения служит шумопеленгатор, позволяющий определить направление на источник шума под водой.
Литература
Гидрометеорологическое обеспечение судовождения - Панов Б.Н. [2020]
