1001 вопрос об океане и 1001 ответ

В прибрежных водах, где плотность сильно меняется, ее иногда измеряют непосредственно ареометром. В открытом океане, где нужна высокая точность, плотность не измеряется, а рассчитывается по температуре, солености и глубине (давлению).

231. Где в океане самая плотная вода?

Самая плотная вода в районе Антарктики: там она имеет не только низкую температуру, но и высокую соленость. При образовании льда остающаяся вода становится более соленой и тем самым более плотной.

232. Что такое σ_t («сигма-тэ»)?

Так океанологи обозначают условную плотность. Например, плотность, равная 1,025, записывается так: σ_t = 25,0.

233. Зачем океанологам нужны сведения о плотности морской воды?

Если известно вертикальное распределение плотности морской воды, то можно рассчитать направление и скорость течений. Вертикальное распределение плотности необходимо знать и для определения устойчивости водной массы: если масса неустойчива, то есть если более плотная вода лежит выше менее плотной, будет происходить перемешивание.

234. Сжимаема ли морская вода?

Морская вода практически несжимаема. Точнее говоря, ее коэффициент сжимаемости составляет всего 0,000 046 на 1 бар при нормальных условиях. Отклонения этой величины за счет изменения температуры и солености невелики. Под действием давления молекулы воды несколько сближаются друг с другом, вследствие чего плотность ее немного увеличивается. Если бы вода была абсолютно несжимаемой, то, по расчетам Океанографического управления ВМС США, уровень Мирового океана оказался бы на 27 м выше.

235. С какой скоростью распространяется в океане звук?

В морской воде звук распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе[23]. Скорость его распространения зависит от температуры, солености и давления. С увеличением любого из этих факторов скорость звука возрастает.

236. Как измеряется скорость звука?

Ее можно рассчитать, зная температуру, соленость и глубину — три основные характеристики, измеряемые на океанографических станциях. В течение многих лет этот метод был единственным. В последние годы скорость звука в морской воде стали измерять непосредственно. Измерители скорости звука работают на принципе измерения отрезка времени, за который звуковой импульс проходит определенное расстояние.

237. На какое расстояние может распространяться звук в океане?

Звуковые колебания, возникшие при подводном взрыве, произведенном исследовательским судном Колумбийского университета «Вема» в 1960 г., были зарегистрированы на расстоянии 12 000 миль. В подводном звуковом канале у побережья Австралии была взорвана глубинная бомба, и примерно через 144 мин звуковые колебания достигли Бермудских островов, то есть почти противоположной точки земного шара.

238. Что такое звуковой канал?

Это зона, в которой скорость звука сначала уменьшается с глубиной до некоторого минимума, а затем увеличивается за счет роста давления. Возбуждаемые в этой зоне звуковые волны не могут из нее выйти, так как искривляясь возвращаются к оси канала. Попав в такой канал, звук может пройти тысячи миль.

239. Что такое СОФАР?

Это сокращение английских слов «sound fixing and ranging» (обнаружение источников звука и измерение расстояния до них). В системе СОФАР используется звуковой канал на глубинах 600 — 1200 м. По засечкам с нескольких станций приема можно установить местоположение источника звука в этом канале с точностью до 1 мили. Во время второй мировой войны с помощью этой системы удалось спасти многих летчиков, сбитых над морем. На их самолетах имелись небольшие бомбы, которые взрывались под действием давления при достижении глубины залегания звукового канала.

240. Что такое гидролокатор?

Гидролокатор работает на том же принципе, что и радиолокатор, только вместо радиоволн в нем используются звуковые (акустические) волны. Гидролокатор может быть активным или пассивным. Активная система излучает звуковые колебания и принимает отраженный сигнал, или эхосигнал. Для определения расстояния надо взять половину произведения скорости звука на время, прошедшее между излучением звукового импульса и приемом отраженного сигнала. Пассивная система работает в режиме прослушивания, и с ее помощью можно определить лишь направление, в котором находится источник звука. Гидролокатор используется для обнаружения подводных лодок, навигации, поиска косяков рыбы и для определения глубины. В последнем случае гидролокатор представляет собой обычный эхолот.

241. Что такое рефракция и отражение звуковых волн?

Вследствие различий в плотности морской воды звуковые волны в океане не распространяются прямолинейно. Направление их искривляется вследствие изменения скорости звука в воде. Это явление и называется рефракцией. Кроме того, звуковая энергия рассеивается на взвесях и морских организмах, отражается от поверхности и дна и рассеивается на них и, наконец, ослабляется при распространении сквозь толщу воды.

242. Чем вызываются шумы моря?