Profil rychlosti zvuku - Sound speed profile

A profil rychlosti zvuku ukazuje rychlost zvuku ve vodě na různých svislých úrovních. Má dvě obecná zastoupení:

  1. tabulkovou formu s dvojicemi sloupců odpovídajících hloubce oceánu a rychlosti zvuku v této hloubce.
  2. graf rychlosti zvuku v oceánu jako funkce hloubky, kde svislá osa odpovídá hloubce a vodorovná osa odpovídá rychlosti zvuku. Podle konvence je vodorovná osa umístěna v horní části pozemku a svislá osa je označena hodnotami, které se zvyšují shora dolů, čímž vizuálně reprodukují oceán od jeho povrchu směrem dolů.

stůl 1[1] ukazuje příklad prvního znázornění; obrázek 1 ukazuje stejné informace pomocí druhého znázornění.

Tabulka 1. Profil rychlosti zvuku ve formě tabulky.
Hloubka (m)Rychlost zvuku (m / s)Hloubka (m)Rychlost zvuku (m / s)
01540.45001517.2
101540.56001518.2
201540.77001519.5
301534.48001521.0
501523.39001522.6
751519.610001524.1
1001518.511001525.7
1251517.912001527.3
1501517.313001529.0
2001516.614001530.7
2501516.515001532.4
3001516.217501536.7
4001516.420001541.0
Obrázek 1. Data tabulky 1 v grafickém formátu.

I když je to dáno jako funkce hloubky[poznámka 1]„rychlost zvuku v oceánu nezávisí pouze na hloubce. Spíše pro danou hloubku závisí rychlost zvuku na teplotě v této hloubce, samotné hloubce a slanosti v této hloubce v uvedeném pořadí.[3]

Rychlost zvuku v oceánu v různých hloubkách lze měřit přímo, například pomocí a velocimetr, nebo pomocí měření teploty a slanosti v různých hloubkách jej lze vypočítat pomocí řady různých vzorců rychlosti zvuku, které byly vyvinuty. Příklady takových vzorců zahrnují vzorce od Wilsona,[4] Chen a Millero[5] a Mackenzie.[6] Každá taková formulace platí v konkrétních mezích nezávislých proměnných.[7]

Z tvaru profilu rychlosti zvuku na obrázku 1 je vidět účinek pořadí důležitosti teploty a hloubky na rychlost zvuku. Blízko povrchu, kde jsou teploty obecně nejvyšší, je rychlost zvuku často nejvyšší, protože dominuje vliv teploty na rychlost zvuku. Dále dolů po vodním sloupci, jak teplota klesá v oceánu termoklin, rychlost zvuku také klesá. V určitém okamžiku však začíná dominovat účinek hloubky, tj. Tlaku, a rychlost zvuku se zvyšuje na oceánské dno.[8] Na obrázku 1 je také vidět společná vlastnost profilů rychlosti zvuku: Kanál SOFAR. Osa tohoto kanálu se nachází v hloubce minimální rychlosti zvuku. Zvuky vyzařované v ose nebo v blízkosti osy tohoto kanálu se šíří na velmi dlouhé vodorovné vzdálenosti v důsledku lomu zvuku zpět do středu kanálu.[2]

Data profilu rychlosti zvuku jsou nezbytnou součástí modelů šíření pod vodou, zejména těch založených na sledování paprsku teorie.

Poznámky

  1. ^ Technicky hloubka není fyzická proměnná, která ovlivňuje rychlost zvuku. Spíše je to tlak. Vzhledem k téměř lineárnímu vztahu mezi těmito dvěma[2] hloubka se používá častěji při prezentaci profilů rychlosti zvuku.

Reference

  1. ^ John J. Audet, Jr. a Gregory G. Vega, (1974) AESD Sound-Speed ​​Profile Retrieval System (RSVP), Technická poznámka AESD TN-74-03, 14.
  2. ^ A b Caruthers, Jerald W. (1977) Základy mořské akustiky. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company.
  3. ^ Stewart, Robert H. (2008) Úvod do fyzické oceánografie. College Station: Texas A&M University.
  4. ^ Wilson, W.D. (1960) Rovnice rychlosti zvuku v mořské vodě. J. Acoust. Soc. Amer., 32, 1357.
  5. ^ Chen, C.-T. a Millero, F.J. (1977) Rychlost zvuku v mořské vodě při vysokých tlacích. J. Acoust. Soc. Amer., 62, 1129-35.
  6. ^ Mackenzie, K.V. (1981) Devětčlenná rovnice pro rychlost zvuku v oceánech. J. Acoust. Soc. Amer., 70, 807-12.
  7. ^ Etter, Paul C. (1996) Akustické modelování pod vodou: Principy, techniky a aplikace. Cambridge: University Press.
  8. ^ Talley, L.D et. al. (2011) Deskriptivní fyzická oceánografie: Úvod. Akademický tisk.