15:36 2017

Море не спешит делиться своими тайнами, и подъем 5 мая со дна Финского залива двух артефактов (корабельной пушки и фрагмента шпангоута) стал результатом многолетнего труда Центра подводных исследований Русского географического общества - водолазов, историков, океанологов. В этот же день было подписано соглашение, цель которого - создание на форте Константин в окружении старинных укреплений музея подводной археологии, не уступающего мировым аналогам. Именно в нем после реставрации и исследований получат прописку найденные артефакты, находки, собранные в течение многих лет и представленные в отдельной экспозиции Музея истории Кронштадта, а также - новые трофеи морских археологов.

Так случилось, что указ императора Петра Великого начали выполнять спустя почти 300 лет. 30 сентября 1719 года неподалеку от Кронштадта сели на мель, повредив днища, петровские фрегаты «Лондон» и «Портсмут», незадолго до этого построенные в Голландии и Англии для российского флота. Позднее во время шторма «Портсмут» был унесен с мели на глубину и затонул. «Лондон», стоявший на отмели, многие годы использовался в качестве маяка, а отмель получила наименование Лондонской.
В августе 1722 Петр Первый издает указ, адресованный Адмиралтейской коллегии, о скорейшем поиске и подъеме «Портсмута», который мог представлять угрозу для военных и торговых судов, идущих в Кронштадт. «Оной корабль около того места надлежит искать во глубине»,- писал император.
Однако указ не был выполнен - очевидно, найти корабль не удалось. Водолазы и историки начали исследовать место крушения двух кораблей в 2008 году, а осенью 2015 года был найдены фрагменты корпуса корабля и пушки, размеры и конструктивные данные которых позволяют с большой вероятностью предположить, что речь идет именно о «Портсмуте».

Журналисты, облачившиеся в ярко-оранжевые жилеты занимают места на палубе небольшого быстроходного катера. В соответствии с первоначальным планом, катер должен был выйти к месту подъема артефактов в нескольких километрах от Кронштадта, чтобы представители СМИ смогли запечатлеть момент явления из морских глубин пушки и фрагмента шпангоута. Однако ветер и волны внесли свои коррективы. Было принято компромиссное решение - катер с журналистами встретит вспомогательный военный корабль СМК-2079 с поднятыми на борт находками у входа в гавань форта «Константин». И вот через несколько минут мы приближаемся к небольшому светло-серому кораблику, на палубе которого можно разглядеть трофеи археологов.

Вместе с ним возвращаемся к причалу и наблюдаем за тем, как многотонная пушка, покрытая слоем глины и ржавчины, раскачивается на стреле крана и медленно опускается в кузов грузовика.
Именно пушка должна дать окончательный ответ на вопрос о том, какому кораблю принадлежат найденные артефакты. Дело в том, что «Портсмут» был вооружен пушками, подаренными союзником России - королем Дании, и каждую из пушек украшал датский герб - щит с тремя львами. Хотя у исследователей фактически нет сомнений, что перед ними останки «Портсмута», но до завершения реставрационно-исследовательских работ найденный объект продолжают именовать условным обозначением К-1. Таковы правила профессиональной этики. Но где будут размещены корабельные пушки (еще 18 орудий, обнаруженных водолазами, пока лежат на дне) и фрагменты корпуса найденного судна? А ведь есть еще объект К-2 - предположительно это второй затонувший линейный корабль — «Лондон». В целом же в непосредственной близости от Кронштадта ожидают своих исследователей не менее 30 судов, принадлежащих самым разным эпохам - от петровских линкоров до германского военного катера, затонувшего в 1918 году.

Небольшая, но эффектная экспозиция Музея истории Кронштадта, посвященная морской археологии, в течение гескольких лет действует в здании старинной водонапорной башни. Здесь можно видеть фрагменты судов, посуду, личные вещи моряков, один из первых водолазных костюмов, фотографии и картины, посвященные затонувшим кораблям. Но для новых находок (среди которых могут быть и сохранившиеся корпуса судов), здесь просто не хватит места…В этот же день, 5 мая, был сделан первый шаг к созданию принципиально новой экспозиции, которая разместится в будущем должна получить прописку на форте Константин. В павильоне на территории форта было подписано трехсторонее соглашение о создании музейного комплекса подводной археологии на территории форта «Константин». О сотрудничестве во имя сохранения отечественной морской истории договорились ГБУ «Музей истории Кронштадта», Центр подводных исследований Русского географического общества и АО «Третий парк» — в роли инвестора.

«Есть мысль сделать нечто вроде атриума, чтобы посетители могли сверху наблюдать всю панораму - будто бы глядя с поверхности на то, что лежит на дне. Внизу разместить днище корабля, прямо на него положить пушки - именно так, как они и лежали в момент их обнаружения… Вариантов много, но все это пока лишь проекты. Есть идеи, есть специалисты, которые реализуют их на практике», - поделился планами директор ГБУ «Музей истории Кронштадта» Евгений Гришко.

Новая экспозиция станет филиалом Музея истории Кронштадта. А пополнять ее новыми экспонатами будет Центр подводных исследований Русского географического общества (ЦПИ РГО). Поскольку территория Форта «Константин» имеет статус памятника федерального значения, ни о каком строительстве новых корпусов для музея речи не идет. После реставрации и реконструкции экспозиция разместится в одном из исторических сооружений форта. Об этом рассказал, выступая не церемонии подписания, исполнительный директор ЦПИ РГО Сергей Фокин.

«Этот проект очень интересен для «Форта Константин». Наконец мы начинаем оправдывать свое главное назначение - культурного объекта. Форт, который сам является памятником истории, может стать прекрасной площадкой для демонстрации артефактов. Хочу поблагодарить партнеров за интересный проект. Верю, что наше сотрудничество будет развиваться, а экспозиция - пополняться новыми артефактами»- сказал генеральный директор АО «Третий парк» Кирилл Дьяковский.
Напомним, что АО «Третий парк» является собственником историко-культурного комплекса «Форт Константин». В настоящий момент здесь действуют музей маячной службы, доступные для посещения укрепления, веревочный парк, видовые площадки, кафе, гостиница, отсюда уходят экскурсионные теплоходы к фортам Кронштадта.
Хочется верить, что замысел экспозиции, к реализации которого подключились представители российского бизнеса, воплотится в камень, стекло и металл. И через несколько лет мы обретем новый уникальный музей.

Историческая справка
Линейный корабль «Портсмут»
54-пушечный линейный корабль, один из первых линкоров российского флота. Построен и спущен на воду в Голландии в 1714 году, мачты и такелаж были установлены в Лондоне. По пути в Россию зашел в Копенгаген, где на корабль были установлены пушек - подарок датского короля. «Портсмут» был флагманским кораблем во время сражения со шведским флотом у острова Эзель, в котором русский флот одержал первую крупную победу, участвовал в боевых походах к берегам Швеции. Затонул в районе острова Котлин в ночь на 1 октября 1719 года. Огромное по тем временам военное судно (почти 40 метров длиной и 11 шириной) возвращаясь к Кронштадту вместе с линейным кораблем «Лондон», село на неизвестную мель, получило повреждения, и через некоторое время было снесено штормом на глубину. До этого с корабля была снята часть пушек, делались неудачные попытки спасти судно. Обстоятельства произошедшей катастрофы до сих пор непонятны.
Так, командиры кораблей (английские офицеры на русской службе) никогда раньше не ходили в Кронштадт и фарватер не знали, но почему-то не запросили лоцмана. Во время крушения при невыясненных обстоятельствах был убит командир «Портсмута» капитан-поручик Адам Уркварт.

Звук - одна из составляющих нашей жизни, и человек слышит его везде. Чтобы более подробно рассмотреть это явление, вначале надо разобраться с самим понятием. Для этого надо обратиться к энциклопедии, где написано, что «звук - это упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания». Говоря более простым языком - это слышимые колебания в какой-либо среде. От того, какая она, и зависят основные характеристики звука. В первую очередь - скорость распространения, например, в воде отличается от другой среды.

Любой звуковой аналог обладает определенными свойствами (физическими особенностями) и качествами (отражение этих признаков в человеческих ощущениях). Например, продолжительность-длительность, частота-высота, состав-тембр и так далее.

Скорость звука в воде значительно выше, чем, допустим, в воздухе. Следовательно, распространяется он быстрее и намного дальше слышен. Происходит такое из-за высокой молекулярной плотности водной среды. Она в 800 раз плотнее, чем воздух и сталь. Отсюда следует, что распространение звука во многом зависит от среды. Обратимся к конкретным цифрам. Так, скорость звука в воде равняется 1430м/с, в воздухе - 331,5м/с.

Низкочастотный звук, к примеру, шум, который производит работающий судовой двигатель, всегда слышится несколько раньше, чем судно появляется в зоне видимости. Его скорость зависит от нескольких вещей. Если температура воды повышается, то, естественно, повышается скорость звука в воде. То же самое происходит с повышением солености воды и давления, которое растет с увеличением глубины водного пространства. Особую роль на скорость может оказать такое явление, как термоклинья. Это такие места, в которых встречаются разной температуры слои воды.

Также в таких местах разная (из-за разности в температурном режиме). И когда волны звука проходят через такие разноплотные слои, они утрачивают большую часть своей силы. Столкнувшись с термоклином, звуковая волна частично, а иногда и полностью, отражается (степень отражения зависит от угла, под которым падает звук), после чего, по другую сторону этого места, образуется теневая зона. Если рассмотреть пример, когда звуковой источник располагается в водном пространстве выше термоклина, то уже ниже услышать вообще что-то будет не то что сложно, а практически невозможно.

Которые издаются над поверхностью, в самой воде никогда не слышны. И наоборот происходит, когда под водным слоем: над ним он не звучит. Яркий тому пример - современные дайверы. Их слух сильно снижается из-за того, что вода воздействует на а высокая скорость звука в воде снижает качество определения направления, откуда тот движется. Этим самым притупляется стереофоническая способность восприятия звука.

Под слоем воды поступают в человеческое ухо больше всего через кости черепной коробки головы, а не как в атмосфере, через барабанные перепонки. Результатом такого процесса становится его восприятие одновременно обоими ушами. Мозг человека не способен в это время различить места, откуда поступают сигналы, и в какой интенсивности. Итогом становится появление сознания, что звук как бы накатывает со всех сторон одновременно, хотя это далеко не так.

Кроме описанного выше, звуковые волны в водном пространстве имеют такие качества, как поглощение, расходимость и рассеивание. Первое - когда сила звука в соленой воде постепенно сходит на нет за счет трения водной среды и находящихся в ней солей. Расходимость проявляется в удалении звука от его источника. Он будто растворяется в пространстве как свет, и в итоге его интенсивность значительно падает. А пропадают колебания совсем из-за рассеивания на всяческих препятствиях, неоднородностях среды.

На большие расстояния звуковая энергия распространяется только вдоль пологих лучей, которые на всем пути не касаются дна океана. В этом случае ограничением, накладываемым средой на дальность распространения звука, является поглощение его в морской воде. Основной механизм поглощения связан с релаксационными процессами, сопровождающими нарушение акустической волной термодинамического равновесия между ионами и молекулами растворенных в воде солей. Следует отметить, что главная роль в поглощении в широком диапазоне звуковых частот принадлежит серномагниевой соли MgSO4, хотя в процентном отношении ее содержание в морской воде совсем невелико - почти в 10 раз меньше, чем, например, каменной соли NаС1, которая тем не менее не играет сколько-нибудь заметной роли в поглощении звука.

Поглощение в морской воде, вообще говоря, тем больше, чем выше частота звука. На частотах от 3-5 до по крайней мере 100 кГц, где доминирует указанный выше механизм, поглощение пропорционально частоте в степени примерно 3/2. На более низких частотах включается новый механизм поглощения (возможно, он связан с наличием в воде солей бора), который становится особенно заметным в диапазоне сотен герц; здесь уровень поглощения аномально высок и существенно медленнее падает с уменьшением частоты.

Чтобы более наглядно представить себе количественные характеристики поглощения в морской воде, заметим, что за счет этого эффекта звук с частотой 100 Гц ослабляется в 10 раз на пути в 10 тыс. км, а с частотой 10 кГц - на расстоянии только в 10 км (рисунок 2). Таким образом, только низкочастотные звуковые волны могут быть использованы для дальней подводной связи, для дальнего обнаружения подводных препятствий и т.п .

Рисунок 2 – Расстояния, на которых звуки разных частот затухают в 10 раз при распространении в морской воде.

В области слышимых звуков для диапазона частот 20-2000 Гц дальность распространения под водой звуков средней интенсивности достигает 15-20 км, а в области ультразвука – 3-5 км.

Если исходить из величин затухания звука, наблюдаемых в лабораторных условиях в малых объёмах воды, то можно было бы ожидать значительно больших дальностей. Однако в естественных условиях, кроме затухания, обусловленного свойствами самой воды (т. н. вязкого затухания), сказываются ещё его рассеяние и поглощение различными неоднородностями среды.

Рефракция звука, или искривление пути звукового луча, вызывается неоднородностью свойств воды, главным образом по вертикали, вследствие трёх основных причин: изменения гидростатического давления с глубиной, изменения солёности и изменения температуры вследствие неодинакового прогрева массы воды солнечными лучами. В результате совокупного действия этих причин скорость распространения звука, составляющая около 1450 м/сек для пресной воды и около 1500 м/сек для морской, изменяется с глубиной, причём закон изменения зависит от времени года, времени дня, глубины водоёма и ряда др. причин. Звуковые лучи, вышедшие из источника под некоторым углом к горизонту, изгибаются, причём направление изгиба зависит от распределения скоростей звука в среде. Летом, когда верхние слои теплее нижних, лучи изгибаются книзу и в большинстве своём отражаются от дна, теряя при этом значительную долю своей энергии. Наоборот, зимой, когда нижние слои воды сохраняют свою температуру, между тем как верхние слои охлаждаются, лучи изгибаются кверху и претерпевают многократные отражения от поверхности воды, при которых теряется значительно меньше энергии. Поэтому зимой дальность распространения звука больше, чем летом. Вследствие рефракции образуются т. н. мёртвые зоны, т. е. области, расположенные недалеко от источника, в которых слышимость отсутствует.

Наличие рефракции, однако, может приводить к увеличению дальности распространения звука - явлению сверхдальнего распространения звуков под водой. На некоторой глубине под поверхностью воды находится слой, в котором звук распространяется с наименьшей скоростью; выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже - вследствие увеличения гидростатического давления с глубиной. Этот слой представляет собой своеобразный подводный звуковой канал. Луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз, вследствие рефракции всегда стремится попасть в него обратно. Если поместить источник и приёмник звука в этом слое, то даже звуки средней интенсивности (например, взрывы небольших зарядов в 1-2 кг) могут быть зарегистрированы на расстояниях в сотни и тысячи км. Существенное увеличение дальности распространения звука при наличии подводного звукового канала может наблюдаться при расположении источника и приёмника звука не обязательно вблизи оси канала, а, например, у поверхности. В этом случае лучи, рефрагируя книзу, заходят в глубоководные слои, где они отклоняются кверху и выходят снова к поверхности на расстоянии в несколько десятков км от источника. Далее картина распространения лучей повторяется и в результате образуется последовательность т. н. вторичных освещенных зон, которые обычно прослеживаются до расстояний в несколько сотен км.

На распространение звуков высокой частоты, в частности ультразвуков, когда длины волн очень малы, оказывают влияние мелкие неоднородности, обычно имеющиеся в естественных водоёмах: микроорганизмы, пузырьки газов и т.д. Эти неоднородности действуют двояким образом: они поглощают и рассеивают энергию звуковых волн. В результате с повышением частоты звуковых колебаний дальность их распространения сокращается. Особенно сильно этот эффект заметен в поверхностном слое воды, где больше всего неоднородностей. Рассеяние звука неоднородностями, а также неровностями поверхности воды и дна вызывает явление подводной реверберации, сопровождающей посылку звукового импульса: звуковые волны, отражаясь от совокупности неоднородностей и сливаясь, дают затягивание звукового импульса, продолжающееся после его окончания, подобно реверберации, наблюдающейся в закрытых помещениях. Подводная реверберация - довольно значительная помеха для ряда практических применений гидроакустики, в частности для гидролокации.

Пределы дальности распространения подводных звуков лимитируются ещё и т.н. собственными шумами моря, имеющими двоякое происхождение. Часть шумов возникает от ударов волн на поверхности воды, от морского прибоя, от шума перекатываемой гальки и т.п. Другая часть связана с морской фауной; сюда относятся звуки, производимые рыбами и др. морскими животными .

Скорость распространения звука

Если в морской воде возбудить механические колебания ее частиц (сжатия и разрежения), то, вследствие взаимодействия между ними, эти колебания начнут распространяться в воде от частицы к частице с некоторой скорость с. Процесс распространения колебаний в пространстве называется волной. Частицы жидкости, в которой распространяется волна, не переносятся волной, они лишь совершают колебания около своих положений равновесия. В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны различают продольные и поперечные волны. В воде возможно возникновение только продольных волн, т. е. тех волн, в которых колебания частиц происходит вдоль направления распространения волн. Продольные волны связаны с объемной деформацией упругой среды. Образование поперечных волн (частицы колеблются в направлении, поперечном распространению) в воде не происходит в связи с тем, что они возникают только в такой среде, которая способна сопротивляться деформации сдвига. Вода же таким свойством не обладает.

Звуковыми волнами называются распространяющиеся в воде слабые возмущения - колебания с малыми амплитудами.

Процесс распространения звуковых волн (скорость звука), благодаря большой частоте колебаний, является адиабатическим, т. е. не сопровождается обменом теплом. В связи с этим морская вода, с точки зрения акустики, аналогична идеальному газу. В отличие от воздуха, морская вода слабо поглощает энергию звуковых колебаний. Кроме того, скорость звука в воде практически не зависит от частоты колебаний, т. е. отсутствует дисперсия волн.

Как известно из физики, скорость распространения звука в сплошной упругой среде определяется формулой :

где К = - = р 0 -(ф/ф)| - адиабатический объемный модуль

упругости, ро - плотность невозмущенной среды, к„ - коэффициент адиабатической сжимаемости. В связи с тем, что и объемный модуль упругости К, и плотность невозмущенной морской воды ро зависят от ее солености, температуры и гидростатического давления, скорость звука тоже определяется этими параметрами состояния (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Зависимость скорости звука морской воды (м с 1) от солености и температуры при атмосферном давлении (а), давления и температуры при S=35 епс (б). При расчетах использовалось УС-80

Давление,дбар

Преобразуем формулу (5.10) таким образом, чтобы в нее входили величины, удобные для расчетов. Для этого перепишем производную, входящую в (5.10), следующим образом:

Сравнивая это выражение с (5.7), получим:

где v - удельный объем, к - коэффициент изотермической сжи- с р

маемости, у = - - отношение удельных теплоемкостей при по-

стоянных давлении и объеме соответственно.

Уравнение (5.11), если использовать уравнение состояния УС -80, можно видоизменить:

где Г - адиабатический градиент температуры.

Формула (5.12) применяется для расчета скорости звука и называется теоретической. Она была использована для составления известных таблиц скорости звука Меттьюза, а также таблиц О.И. Мамаева и некоторых других.

Наряду с теоретической формулой (5.12), существуют эмпирические формулы определения скорости звука, основанные на современных лабораторных методах ее измерения. Наиболее достоверными из них можно считать формулы В. Вильсона , В. Дель Гроссо и К. Чена-Ф. Миллеро .

Наиболее близкой по вычисленным значениям скорости звука к теоретическим с использованием УС-80 является последняя. Она имеет вид:

40 епс (ПШС-78), температуры - от 0 до 40° С (МШПТ-68) и давления - от 0 до 1000 бар. Давлениер входит в (5.14) в барах.

Изменение температуры морской воды вносит в изменение скорости распространения звука наибольший вклад. При ее повышении увеличивается модуль упругости К и уменьшается плотность ро, что приводит, согласно (5.10), к увеличению скорости звука. При этом изменение скорости при изменении температуры на 1°С уменьшается при высоких температурах по сравнению с низкими.

Соленость оказывает меньшее влияние на скорость звука. Отмечено, что соли, содержащиеся в морской воде, по-разному влияют на объемный модуль упругости, т. е. на К, а следовательно, и на скорость звука. При повышении солености, также как и при увеличении температуры, скорость звука увеличивается. Скорость звука увеличивается и при повышении давления.

Рис. 5.5.

Для океанов, где с глубиной отмечается уменьшение температуры воды, характерно уменьшение скорости звука. Однако, начиная с некоторой глубины, повышение гидростатического давления перевешивает роль температуры воды и скорость звука начинает расти. Таким образом, на некотором горизонте формируется слой с минимальными скоростями звука - подводный звуковой канал (рис. 5.5). В нем, благодаря рефракции, звуковые лучи, посланные горизонтально, сосредотачиваются в слое минимума скорости и распространяются на очень большие расстояния (до 15 000-18 000 км).

Среднее значение скорости звука в Мировом океане приблизительно равно 1500 м-с. Более подробно распределение скорости звука в океане описано в работе .

Задачи и вопросы для повторения

• 5.1. Что такое объемный модуль упругости?
• 5.2. Почему адиабатическая сжимаемость меньше изотермической?
• 5.3. Как коэффициент изотермической сжимаемости зависит от солености, температуры и давления морской воды?
• 5.4. Найдите, как меняется внутренняя энергия при адиабатическом сжатии?

Ответ:

Применим метод якобианов - формулы 2.59, 2.60, 2.61, 2.63, 2.67, 2.69, 2.70, 2.71 и 2.72. Имеем:

Все параметры положительные, следовательно - > 0, т. е. при

др 1 ч

адиабатическом сжатии внутренняя энергия возрастает. Объясняется это тем, что при постоянстве энтропии (теплообмен с окружающей средой отсутствует) при увеличении внешнего давления уменьшается среднее расстояние между молекулами, увеличивается их средняя кинетическая энергия, а следовательно, возрастает температура.

• 5.5. Какие волны называются звуковыми?
• 5.6. Что влияет на скорость распространения звука в морской воде?
• 5.7. За счет чего в океане образуется подводный звуковой канал.

Звуковые волны распространяются в морской воде в виде колебаний, или волн, давления. Это механические продольные волны. В упругой среде, каковой является морская вода, они генерируют периодические сжатия и разрежения частиц, вследствие чего каждая частица перемещается параллельно направлению распространения волны. Упругость среды характеризуется волновым акустическим сопротивлением, определяемым как произведение плотности среды на скорость распространения звуковых волн. Это отношение позволяет оценить жесткость среды, которая для морской воды в 3500 раз больше по сравнению с воздухом. Поэтому для создания в морской воде такого же давления, как в воздухе, требуется гораздо меньшая энергия.

Скорость распространения упругих продольных волн и есть скорость распространения звука. В морской воде скорость звука колеблется от 1450 до 1540 м/с. При частоте колебаний от 16 до 20 000 Гц их воспринимает человеческое ухо. Колебания выше порога слышимости называются ультразвуком", свойства ультразвука обусловлены высокой частотой и малой длиной волны. Колебания с частотой ниже порога слышимости называются инфразвуком. Звуковые волны в морской среде возбуждаются естественными и искусственными источниками. Среди первых важную роль играют морские волны, ветер, скопления морских животных и их перемещение, движения воды в зонах дивергенции и конвергенции, землетрясения и др. В качестве искусственных источников могут быть названы взрывы, движение судов, масштабные научные исследования соответствующего профиля, некоторые виды производственной деятельности человека.

Звуковые волны в морской воде перемещаются с разной скоростью. Она зависит от многих факторов, среди которых важнейшими являются глубина (давление), температура, соленость, внутренняя структура водной толщи, неравномерное распределение плотности, пузырьков газа, взвешенных частиц, скоплений морских организмов. На скорость распространения звука влияют также быстро изменяющееся состояние поверхности моря, рельеф дна и состав

Рис. 72. Изменение скорости звука в зависимости от температуры и солености при нормальном атмосферном давлении (а) и от давления при О °С и солености

35%о (б) (по 127|)

донных осадков. Перечисленные факторы образуют неоднородные акустические поля, которые порождают разную направленность распространения и величину скорости звуковых волн. Наибольшее влияние на скорость распространения звуковых волн оказывают давление, температура и соленость морской воды. Эти характеристики определяют коэффициент сжимаемости, а его колебания обусловливают изменение скорости распространения звука. С увеличением температуры удельный объем морской воды увеличивается, а коэффициент сжимаемости уменьшается, и это приводит к росту скорости звука. В поверхностных водах при увеличении температуры от Одо 5° приращение скорости звука изменяется приблизительно на 4,1 м/с, от 5 до 10° - на 3,6 м/с, а при 30 °С - всего на 2,1 м/с .

Скорость звука возрастает при одновременном увеличении температуры, солености и глубины (давление). Зависимость выражается линейным изменением значений этих параметров (рис. 72). Установлено, что увеличение солености на 1%с и давления на 100 дбар повышает скорость звука приблизительно на 1,2и 1,6м/с соответственно. Из табл. 30, где приведены данные о влиянии температуры и солености на скорость распространения звука, следует, что с повышением солености при той же температуре происходит существенное возрастание скорости звука. Особенно заметен этот рост при одновременном увеличении температуры и солености морской воды.

Если температура воды мало изменяется с глубиной, как это происходит в Красном море и море Уэдделла, то скорость звука нарастает без резкого уменьшения в интервале от 700 до 1300 м. В подавляющем большинстве других районов Мирового океана в этом интервале глубин наблюдается существенное уменьшение скорости звука (рис. 73).

Таблица 30

Скорость распространения звука в морской воде (м/с) в зависимости от солености и температу ры

(упрощенный вариант табл. 1.41 1511)

Градиент изменения скорости звука в водной толще неодинаков в горизонтальном и вертикальном направлениях. В горизонтальном направлении он примерно в тысячу раз меньше вертикального. Как отмечают Л.М. Бреховских и Ю.П.Лысанов , исключение составляют районы схождения теплых и холодных течений, где эти градиенты сопоставимы.

Поскольку температура и соленость не зависят от глубины, то вертикальный градиент является величиной постоянной. При скорости звука 1450 м/с он равен 0,1110 -4 м~".

Давление столба воды оказывает весомое влияние на скорость распространения звука. С глубиной скорость звука возрастает. Это хорошо видно из табл. 31, где приводятся поправки скорости звука на глубину.

Поправка скорости звука на глубину в поверхностном слое воды составляет 0,2 м/с, а на глубине 900 м она равна 15,1 м/с, т.е. возрастает в 75 раз. В более глубоких слоях водной толщи

поправка на скорость звука становится гораздо меньше и ее величина постепенно уменьшается с увеличением глубины, хотя в абсолютном выра- жении она значительно

Рис. 73. Изменение скорости звука с глубиной в некоторых районах Мирового океана (по ) превосходит поправку на скорость звука в поверхностном слое. Например, на глубине 5000 м она в 443 раза больше, чем для поверхностного слоя.

Таблица 31

Поправка скорости звука (м/с) на глубину

(упрощенный вариант табл. 1.42 151 ])

Глубина,м	Глубина, м