Zvukové vlny (oceán) - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

vlny

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Zvukové vlny (oceán)

Zvukové vlny majú výrazne nižšiu stratu vo vode ako elektromagnetické vlny (napr. svetlo), ktoré sa vo vode absorbujú silnejšie. Preto Zvukové vlny má v oceáne veľký význam pre komunikáciu a meranie fyzikálnych, chemických a biologických veličín. Naopak, nie sú dôležité pre dynamické procesy. Pokiaľ ide o ich technické použitie, pozri Wasserschall.

Zvukové vlny v oceáne

Zvukové vlny sú tlakové vlny, ktoré sa šíria pozdĺžne, t.j. H. molekuly vibrujú rovnakým smerom, ako bol vychýlený. Potrebujete teda médium, v ktorom sa môžu šíriť. Rovnako ako v prípade ostatných vĺn, platí:

c = Rýchlosť zvuku, f = Frekvencia, $ \ lambda $ = vlnová dĺžka.

Vyskytujú sa frekvencie v rozsahu od 1 Hz do niekoľkých MHz.

Rýchlosť zvuku

V oceáne je zvuk oveľa rýchlejší okolo 1500 m/s ako vo vzduchu, kde sa za normálnych podmienok pohybuje okolo 340 m/s. Rýchlosť zvuku v oceáne závisí od slanosti, teploty a tlaku vody. Pretože je tlak takmer lineárny s hĺbkou, často sa používa na výpočet rýchlosti zvuku. Rýchlosť zvuku sa nedá presne vypočítať, ale existuje niekoľko empiricky stanovených vzorcov, pomocou ktorých sa dá pomerne dobre vypočítať. Všetky tieto vzorce sú si dosť podobné, jedným z nich je:

$ c = (1449 + 46 \ T - 005 \ T ^ 2 + 14 (S - 35) + 0017 \ D) \ mathrm> $,

kde $ T $ je teplota v ° C, $ S $ je slanosť v psu a $ D $ je hĺbka v metroch.

O závislosti rýchlosti zvuku sa dá povedať:

  • V hornej vrstve rozhoduje teplota, pretože táto premenná sa mení najviac.
  • Zmena teploty je veľmi malá pod vrstvou teplotného skoku, tu je určujúcim parametrom hĺbka.
  • Slanosť nemá takmer žiadny vplyv na rýchlosť zvuku, pretože na väčšine miest v oceáne má hodnotu okolo 3,5%, a preto je jej pojem veľmi malý. Často to možno zanedbať.

Zvukové lúče

Kvôli vyššie uvedeným závislostiam je často v hĺbke asi 1000 m minimálna rýchlosť zvuku, takzvaný kanál SOFAR, v ktorom sa zvukové vlny šíria zvlášť ďaleko.

Oceán si môžeme predstaviť ako sériu mnohých tenkých vrstiev rôznej hustoty. Platí nasledujúce: $ c \ cdot n = \ text $ (s c: Rýchlosť zvuku v jednej zmene, : Index lomu vrstvy) d. to znamená, že každá vrstva má iný index lomu. Čím vyššia je rýchlosť zvuku, tým nižší je index lomu. Pretože rýchlosť zvuku v kanáli SOFAR je najnižšia, index lomu je tu najvyšší. Podľa Snelliusovho zákona lomu sa zvukové lúče vždy lámu smerom k väčšiemu indexu lomu, t. J. Do kanálu SOFAR. Keď sú lúče v kanáli, zostanú tam, aj keď uhol žiarenia nebol príliš veľký. Na druhej strane lomenie zvukových lúčov vytvára na niektorých miestach takzvané „tieňové zóny“, do ktorých nemôže preniknúť žiadny zvuk, ktorý je emitovaný z určitých bodov. Používajú ich ponorky na skrytie pred inými ponorkami.

Disperzný vzťah pre zvukové vlny v oceáne

Disperzný vzťah (závislosť frekvencie od čísla vlny) jasne definuje vlnu. To je:

S $ \ omega $: Frekvencia, c: Rýchlosť zvuku, k: Číslo vlny, H: Hĺbka vody, : Počet režimov ( je prirodzené číslo)

Kvôli okrajovým podmienkam pre zvukové vlny na rozhraniach (morské dno a povrch) sú pre vlny výsledkom iba diskrétne režimy.

žiadosť

Zvuk sa v oceáne používa na rôzne účely. Jazyk veľrýb a delfínov je určite najznámejší. Milióny rokov pred ľuďmi už veľmi ďaleko využívali skutočnosť, že voda prenáša zvuk, najmä nízke frekvencie. Preto môžete pod vodou počuť piesne o veľrybách, aj keď sú veľryby na míle ďaleko. Veľryby používajú zvuk podobne ako netopiere vo vzduchu. Vysielajú veľa vysokofrekvenčných zvukov. Odrážajú sa to na možných zdrojoch potravy alebo nepriateľoch. Zo sily spätného rozptylu a času do spätného rozptylu môžete potom vyvodiť závery o veľkosti a vzdialenosti umiestnených objektov (echolokácia). Ľudia používajú zvuk na rovnaké účely. Najmä vo vojenskom sektore je dôležité rýchlo spozorovať nepriateľské lode a predovšetkým ponorky alebo zabrániť tomu, aby vás nepriatelia odhalili sami. Zvuk sa ďalej vo výskume často používa, najmä v nasledujúcich oblastiach:

  • echolot
  • ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler): Toto využíva akustický Dopplerov efekt na určenie pohybu vody.
  • Akustická tomografia sa používa na určenie priemernej teploty a prietoku medzi dvoma bodmi.
  • Na mapovanie morského dna sa používa sonar s bočným skenovaním