mechanisms

Wenn wir beobachten, wie sich der Klang mit der Tiefe und der Art seiner Ausbreitung ndert:

image

k nnen wir sehen, dass:

• Wenn die Schallgeschwindigkeit mit der Tiefe zunimmt, neigt der Winkel zwischen dem Strahl und dem Horizont dazu, sich zu verringern. Das bedeutet, dass der Klang dazu neigt, seinen Abstieg zu verringern, bis er horizontal wird und durch Symmetrie weiter zur Oberfl che aufsteigt.

• Wenn die Schallgeschwindigkeit mit der Tiefe abnimmt, neigt der Winkel zwischen dem Strahl und dem Horizont dazu, sich zu vergr ern. Das bedeutet, dass der Klang dazu neigt, seinen Abstieg in Richtung des Bodens zu erh hen.

In einer Tiefe emittierter Schall, in der die Schallgeschwindigkeit mit der Tiefe zunimmt, kehren die Strahlen an die Oberfl che zur ck, wo sie das Medium reflektieren und wieder durchdringen:

image

Schall, der in einer Tiefe abgegeben wird, in der die Schallgeschwindigkeit mit der Tiefe zunimmt, und die Strahlen an die Oberfl che zur ckkehren. Wenn jedoch von einem Punkt aus die Schallgeschwindigkeit verringert wird, wird beobachtet, dass Strahlen mit einem gr eren Winkel in Richtung der Tiefen gebrochen werden:

image

Somit wird ein Bereich gebildet, in dem die Strahlen zur Oberfl che zur ckkehren. Diese Tiefe wird als SLD-Schallschichttiefe (Sonic Layer Depth) bezeichnet.

Wenn der Schall abnimmt und dann wieder zunimmt, entsteht eine Zone, in der er dazu neigt, zur Zone mit minimaler Geschwindigkeit zur ckzukehren. Diese Zone wird als Schallkanal bezeichnet und erstreckt sich von der Tiefe der Schallgeschwindigkeitsschicht (SLD) bis zu einer konjugierten Tiefe:

image

Die Tiefe, in der die Schallgeschwindigkeit ein Minimum erreicht, wird als Schallkanalachse bezeichnet.

Es gibt sowohl Ausbreitung in der oberen Zone bis zur Tiefe der Schallgeschwindigkeitsschicht (SLD) als auch im Schallkanal. Die obere Zone hat jedoch das Problem, dass die Oberfl che den Schall d mpft, wodurch der Schallkanal am effektivsten wird.

Die Schallwellen, die sich ber die Schallschichttiefe ausbreiten, k nnen in die untere Zone gefiltert werden:

image

Wenn das Wasser flach ist und die Schallgeschwindigkeit nur mit der Tiefe zunimmt, kehrt der Schall entweder durch Brechung oder Reflexion am Boden zur Oberfl che zur ck, um dann von der Oberfl che reflektiert zu werden.:

image

Wenn das Wasser flach ist und die Schallgeschwindigkeit nur mit der Tiefe abnimmt, tendiert der Schall dazu, nach unten zu gehen, wo er reflektiert wird:

image

Die Temperatur durchl uft eine Zone, in der sie ungef hr konstant ist, bevor sie abf llt. Sie bleibt in der ersten Zone aufgrund der Turbulenzen, die vom Wind erzeugt werden und dazu neigen, das Wasser zu mischen, konstant.
Die Kurve der Schallgeschwindigkeit zeigt, dass sie ein Maximum erreicht, das die Tiefe der Schallgrenzschicht definiert. An ihrem maximalen Punkt wird die Tiefe der Schallgrenzschicht definiert:

image

Im Allgemeinen steigt aufgrund der Schwerkraft die Schallgeschwindigkeit mit zunehmender Tiefe immer an. Wenn ein Schallstrahl die Tiefe der Schicht mit der Schallgeschwindigkeit (SLD) erreicht, divergiert er schlie lich und kehrt zur Oberfl che zur ck. Die Strahlen, die es schaffen, zur Oberfl che zur ckzukehren, befinden sich zwischen einer Grenze, die durch die Reflexion am Boden definiert ist, und der Grenze des Strahls, der es schafft, in tiefere Schichten einzudringen und schlie lich die Oberfl che zu erreichen:

image

F r Schall, der nahe der Oberfl che abgestrahlt wird, kann die Ausbreitung als sph rische Ausbreitung modelliert werden. Hochfrequenter Schall neigt dazu, sich auf gr ere Entfernungen zu d mpfen, weshalb das sph rische Modell ausreicht. F r Schall mit niedriger Frequenz kann er jedoch durch das gesamte Becken reisen. In diesem Fall bewegt er sich durch den oberen Bereich bis zur Tiefe der akustischen Schicht (SLD) und/oder durch den Schallkanal. In beiden F llen kann das System mit zylindrischen Koordinaten modelliert werden:

image

Ein Profil einer Region, wie zum Beispiel eines Kanals, kann erstellt werden, indem die Geschwindigkeiten f r jede Tiefe dargestellt werden. Dadurch k nnen Schallkan le und die Tiefe der Schicht des Schalls erkannt werden:

image

model

La relaci n entre los ngulos de incidencia y refractados indicados en la siguiente gr fica

image=12672

se pueden escribir en funci n de la velocidad de la luz en cada medio c_i y c_e como

kyon

Die Brechung von Schall beim bergang von einem Medium in ein anderes wird im Allgemeinen durch das Snelliussche Gesetz beschrieben:

$\displaystyle\frac{\sin\theta_2}{\sin\theta_1}=\displaystyle\frac{c_2}{c_1}$

wobei $\theta$ der Einfallswinkel zwischen der Normalen zur Oberfl che und dem Strahl ist, und $c$ die Schallgeschwindigkeiten in den Medien 1 und 2 sind. Im Fall eines Strahls, der durch das Wasser des Ozeans propagiert, ndern sich die Geschwindigkeiten allm hlich. Andererseits ist es praktisch, mit einem Winkel $\vartheta$ des Strahls zur Horizontalen zu arbeiten. Daher kann das Gesetz umgeschrieben werden, indem man das Sinus des Winkels $\theta$ durch den Kosinus des komplement ren Winkels $\vartheta$ ersetzt. Wenn wir eine kleine Variation des Winkels und der Geschwindigkeit betrachten, wenn sich die Tiefe um $dz$ erh ht, erhalten wir:

$\displaystyle\frac{\cos(\vartheta + d\vartheta)}{\cos\vartheta}\sim 1-\tan\vartheta d\vartheta = 1+\displaystyle\frac{dc}{c}$

daher ist die Beziehung f r die Tiefenvariation:

equation

Mientras que en el espacio el sonido se propaga en todas las direcciones reduci ndose la intensidad con la distancia al inverso del radio al cuadrado con list=3402

dentro del canal s nico lo hace en un sistema bidimensional con lo que la intensidad se reduce con la distancia a la inversa con list: