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海洋内部声学特性(海洋中的声传播理论)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-03-31 23:41   点击:247  编辑:jing 手机版

1. 海洋中的声传播理论

这个要看声波的频率和强度,相同频率肯定是强度越大传播越远,相同强度,频率越低,传播越远.也跟水的环境有关系,如果是低频,在深海声道里面,声波可以绕地球几圈.

声音在海水中的传播速度与海水的温度,盐度、压力有着密切的关系。其中温度是主要因素,极度增加1℃,声速平均每秒要增大5米,深度增加1米,声速每秒增大0.02米;盐度增加千分之一,声速每秒增大1.4米。而且声音总是从快的那一边向慢的那一边弯曲过去。

在进一步研究中人们还发现,声音在海洋里也象在陆地上一样,碰上障碍物就反射出回声或者折射。它们既可以碰到海面就反射到海底,也会碰到海底反射到海面,碰到鱼群、潜艇,都会反射回来。碰到密度不同的海水就绕着弯跑。在跑的路上有些声音被海水吸收、散射,也象在陆地上一样,传得越远越微弱,最后销声匿迹。

温暖的海水是在海洋的上层的,声音在这里跑起来要快一些。在深海里虽然寒冷,但那里的压力却迫使声音跑得快。这样至少可以把海洋分成上下两层了。这两层之间,那里既没有较高的温度,又没有足够的压力,声音因为温度,压力的影响都小一些,传播相对较慢,但能传播得更远一些,这地方就被称为“声道”。如果我们在声道里通讯,那就不大会被温度和压力干扰了。遗憾的是海洋不是一大盆静止的水,温度、深度各处不向,而且又在翻腾不息地运动着,这就为找寻各海区的声道带来了极大的困难。

2. 声音在海洋中的传播计算

在19世纪,德国马德堡市市长盖利克曾做这样一个实验,把钟放在一个玻璃罩里,在玻璃罩上钻一个小孔,接上抽气机,然后把罩里的空气慢慢抽出来,这时,钟摆的滴管声逐渐减弱,最后终于听不见了。这一实验证明了声音必须在一定的媒质中传播,真空是不能传播声音的。

第一个测定空气中声音传播的速度的人是法国的默森。他使用的方法是:一个火枪手站在甲山头放枪,站在乙山头的另一个人记录下从看见火光到听到枪声时的时间间隔,再测出两山头之间的直线距离。他测得空气中的声速为1380英尺/秒。

1677年6月23日,巴黎科学院用同样的方法测得的声速为356米/秒。1738年,法国有几位科学家做了声音在空气中传播速度的实验。他们测的声速为337米/秒。后来,人们又做了许多次实验,发现温度不同,声音传播的速度也不相同。在零下30℃时,声音每秒跑313米,在100℃时,声音每秒跑340米,而在常温下,声音的速度为340米/秒。也就是说,声音在空气中的速度随温度的变化而变化,温度每上升或下降5℃,声音的速度上升或下降3米/秒。

知道了声音在空气中的传播速度,那么在水里的速度一样吗。

1827年,柯莱顿和斯特姆在瑞士的日内瓦湖,第一次测得声音在水中传播的速度,他们分别乘坐两只船,相距十四公里。在甲船上,他们先向水里放下一口钟。在放炮的同时,敲响大钟。在乙船上的人,看到甲船上的火光的同时开始计时,用一个特殊的听音器鉴听钟声,测出火光和声音到达乙船的时间差。

他们的实验结果是:声音在水中的传播速度为1435米/秒。后来经过多次测定,声音在水里的传播速度大约为1500米/秒。

实验表明,不同材料中声音的传播速度不同,声音的速度与声音本身的性质无关,只与温度和材料的性质有关。声音的传播速度随物质的坚韧性的增大而增加,随物质的密度减小而减少。如:声音在冰的传播速度比声音在水的传播速度快,冰的坚韧性比水的坚韧性强,但是水的密度大于冰,这减少了声音在水与冰的传播速度的差距。利用声音的这种特性,可用它来测距。例如,测量海洋深度的声呐系统就是利用声波来进行工作的。

3. 海洋中的声与光

海底的生物有着各式各样的声音,如:

1、康吉鲤会发出“吠”音;

2、电鲶的叫声犹如猫怒;

电鲶,原产地非洲刚果河,生性凶猛,怕光,夜间活动频繁。体长一般50至60厘米。有记录的最大体长122厘米,最大体重20千克,最大年龄10年。

体呈圆筒形,尖头小眼,嘴部有三对须。体呈粉红或灰褐色,体表常布有深色的斑点或斑块。体裸露无鳞,无背鳍。特化的肌肉具有发电能力,受到刺激时,可瞬间发出200~450伏特的电力。饲养水温22~28℃,水质喜弱酸性软水,饵料有鱼肉、小活鱼等。

3、箱鲀能发出犬叫声;

箱鲀,身体为硬鳞所披覆,只有鳍、口和眼睛可以动,所以游泳完全依靠背鳍和臀鳍慢慢地上下、前后、左右摆动,尾部具有舵的作用。

此外,其身体也不能像其它的鲀类,能胀大或弯曲。由于鳃盖无法活动,只能随时张开口部让水从口腔流入鳃部。呼吸频率很高,静止时每分钟可达180次.

4、鲂鳃的叫声有时像猪叫,有时像呻吟,有时像鼾声;

5、海马会发出打鼓似的单调音;

海马,是刺鱼目海龙科暖海生数种小型鱼类的统称,是一种小型海洋动物,身长5-30厘米。因头部弯曲与体近直角而得名,头呈马头状而与身体形成一个角,吻呈长管状,口小,背鳍一个,均为鳍条组成。眼可以各自独立活动。

拓展资料:

科学家们通过长期的潜心研究探明,鱼类有着奇特的“语言”——声音信息。

鱼的“语言”相当复杂,不同的鱼类有着不同的声音信息。在近海有一种两只眼睛都长在一边的比目鱼,其叫声好似风琴低键发出的声音。成群的青鱼会发出小鸟一样的吸吼声音,沙丁鱼群会发出如同海浪拍岸的哗啦哗啦声,小鲍鱼发出的声音像蜜蜂发出的嗡翁叫,冷球鱼则会发出犹如人打齄的呼噜呼噜声,其他的如黄鱼发出咕咕叫,黑背鲲会发出沙沙沙声,驼背鳟的声音咚咚响,海马发出“呼噜,呼噜”之声,鲂鱼整天“哇哇”声不停等。鱼类的发声中以石首鱼类最有名。 明朝的李时珍就这样描述过“石首鱼,每岁四月,来自海洋,绵延数里,其呜如雷。”

4. 海洋中声音传播

大海的声音

我喜欢听大海的声音。

有一天早上,我和爸爸妈妈去潮州的大海边玩。我们还没到沙滩,哗啦哗啦的歌声就传到我的耳朵边,大海好像在说:“欢迎你们来这里玩!”

在沙滩上,我们垒起城堡。突然,一群唱着歌的水娃娃向我们这边冲来,轰塌了我们做的城堡。我生气地对那群水娃娃说:“你们这群水娃娃真调皮,把我辛辛苦苦垒好的城堡轰塌了!”那群水娃娃好象听懂了我说的话,就哗啦啦地唱了起来,好像在说:“对不起!”

沙滩上的贝壳真漂亮,五颜六色的贝壳让我眼花缭乱,一不小心,贝壳掉进了海里。我伤心极了,那群水娃娃好像知道我那么难过,就唱着呼啦啦的歌把贝壳送到了我的身旁。我开心地对水娃娃说:“谢谢你们!”水娃娃又呼啦啦地唱,好像在说:“不用谢!”

突然,起了一阵风,水娃娃们变成了朵朵小水花在空中飞舞。我兴奋地对妈妈说:“妈妈,你看,多美丽的浪花呀!”过了一会,浪花又从空中落了下来,扑通一声掉进了海里,又变成了水娃娃。

大海的声音真美妙。

5. 声学在海洋中的应用

雷达发射的是电磁波,声纳发射的不是超声波。

雷达(radar)是能辐射电磁波,并利用物体对此电磁波的反射来发现目标物和测定目标物位置的电子探测系统。 基本的雷达系统包括一个能产生电磁波的发射机、一个能使电磁波定向辐射并能接收回波能量的天线、一个能放大回波信号的接收机和一个能表达目标物位置的显示器。

声纳是英文缩写“SONAR”的音译,其英文全称为“Sound Navigation And Ranging”,是利用声波在水中的传播和反射特性,通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术,也指利用这种技术对水下目标进行探测和通讯的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种设备,有主动式和被动式两种类型。 

目前,主流主动声呐的工作频率一般为1.5~3.5 kHz,被动声呐为0.1~1.5 kHz。

6. 海洋声学特性

声呐是:

物理学的一个二级学科,是研究媒质中机械波(即声波)的科学,研究范围包括机械波的产生、接受、转换和机械波的各种效应。同时声学测量技术是一种重要的测量技术,有着广泛的应用。最简单的声学就是声的产生和传播,这也是声学研究的基础。

声学(Acoustics)是一门跨层次的基础性学科,研究从微观到宏观、从次声(长波)到超声(短波)的一切形式的线性与非线性机械波现象。同时,现代声学具有极强的交叉性与延伸性,它与现代科学技术的大部分学科发生了交叉,形成了一系列诸如次声学、医学声学、生物声学、海洋声学、环境声学等新型独特的交叉学科方向,在现代科学技术中起着举足轻重的作用。现代声学更是一门具有广泛应用性的学科,对当代科学技术的发展、社会经济的进步、国防事业的现代化、以及人民物质与精神生活的改善与提高中发挥着极其重要、甚至不可替代的作用

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