mechanisms

Se observarmos como o som varia com a profundidade e a forma como ele se propaga:

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podemos ver que:

• Se a velocidade do som aumenta com a profundidade, o ngulo entre o feixe e o horizonte tende a diminuir. Isso significa que o som tender a diminuir seu decl nio at se tornar horizontal e, por simetria, continuar a subir em dire o superf cie.

• Se a velocidade do som diminui com a profundidade, o ngulo entre o feixe e o horizonte tende a aumentar. Isso significa que o som tender a aumentar seu decl nio em dire o ao fundo.

Som emitido em uma profundidade em que a velocidade do som aumenta com a profundidade, os feixes acabam retornando superf cie onde s o refletidos e penetram novamente no meio:

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O som emitido em uma profundidade onde a velocidade do som aumenta com a profundidade termina retornando superf cie. No entanto, se a partir de um ponto a velocidade do som diminui, observa-se que os feixes com maior ngulo s o refratados em dire o s profundezas:

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Assim, forma-se uma zona onde os feixes retornam superf cie. Essa profundidade denominada profundidade da camada sonora SLD (Sonic Layer Depth).

Quando o som diminui e depois aumenta novamente, forma-se uma zona onde tende a retornar rea de velocidade m nima. Essa rea chamada de canal sonoro e se estende da profundidade da camada s nica (SLD) at uma profundidade conjugada:

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A profundidade na qual a velocidade do som atinge um m nimo chamada de eixo do canal sonoro.

Tanto a propaga o na zona superior at a profundidade da camada sonora (SLD) quanto no canal sonoro existem. No entanto, a zona superior apresenta o problema de que a superf cie amortece o som, tornando o canal sonoro o mais eficaz.

As ondas sonoras que se propagam pela profundidade da camada sonora podem ser filtradas para a zona inferior:

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Se a gua for rasa e a velocidade do som aumentar apenas com a profundidade, ent o o som retorna superf cie seja por refra o ou reflex o no fundo, para depois se refletir na superf cie:

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Se a gua for rasa e a velocidade do som s diminuir com a profundidade, o som tende a ir para o fundo onde refletido:

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A temperatura atravessa uma zona onde aproximadamente constante antes de diminuir. Permanece constante na primeira zona devido s turbul ncias geradas pelo vento, que tendem a misturar a gua.
A curva da velocidade do som mostra que ela atinge um m ximo que define a profundidade da camada s nica. No seu ponto m ximo, a profundidade da camada s nica definida:

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Em geral, devido gravidade, a velocidade do som sempre aumenta com a profundidade. Quando um feixe de som atinge a profundidade da camada s nica SLD (sonic layer depth), eventualmente diverge e retorna superf cie. Os feixes que conseguem retornar superf cie est o situados entre um limite definido pela reflex o no fundo e o limite do feixe que consegue penetrar em camadas mais profundas e eventualmente alcan a a superf cie:

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Para o som emitido pr ximo superf cie, a propaga o pode ser modelada como uma propaga o esf rica. O som de alta frequ ncia tende a amortecer a maiores dist ncias, ent o o modelo esf rico suficiente. No entanto, para o som de baixa frequ ncia, ele pode viajar por toda a bacia. Nesse caso, ele se move atrav s da zona superior at a profundidade da camada ac stica (SLD) e/ou atrav s do canal de som. Em ambos os casos, o sistema pode ser modelado usando coordenadas cil ndricas:

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poss vel obter um perfil de uma rea, como por exemplo um canal, onde s o plotadas as velocidades para cada profundidade. Isso permite detectar os canais de som e a profundidade da camada sonora:

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model

A refra o do som ao passar de um meio para outro geralmente descrita pela lei de Snell:

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

onde $\theta$ o ngulo de incid ncia entre a normal superf cie e o feixe, e $c$ s o as velocidades do som nos meios 1 e 2. No caso de um feixe se propagando atrav s da gua do oceano, as velocidades mudam gradualmente. Por outro lado, conveniente trabalhar com um ngulo $\vartheta$ do feixe em rela o horizontal. Portanto, a lei pode ser reescrita substituindo o seno do ngulo $\theta$ pelo cosseno do ngulo complementar $\vartheta$. Se considerarmos uma pequena varia o do ngulo e da velocidade medida que a profundidade aumenta em $dz$, obtemos:

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

assim, a rela o para a varia o de profundidade :

equation