关于海洋中的声速介绍

关于海洋中的声速介绍,第1张

关于海洋中的声速介绍

[拼音]:haiyang zhong de shengsu

[外文]:sound velocity in the sea

海水的声学特性之一,与海水的密度、压缩率和比热容有关,也与温度、静压力和盐度有关。因此海洋中的声速因时因地而异,但大致在 1450~1540米/秒范围内变化。可用声速仪在海上现场直接测量声速,也可以通过测量海水的温度和盐度,然后按经验公式计算。广泛采用的是1962年发表的W.D.威耳孙海水声速公式,它已编制成声速计算表加以应用。此式适用的温度、盐度和静压力的变化范围很宽,均方误差为±0.3米/秒,大致和声速仪的测量结果相当。1971年,H.W.弗赖伊和J.D.皮尤发表了更精确而简单的声速经验公式:

c=1449.30+ΔcTcScp+ΔcS,p,T式中 ΔcT=4.587T-5.356×10-2T2+2.604×10-4T3

ΔcS=1.19(S-35)+9.6×10-2(S-35)3

Δcp=1.5848×10-1p+1.572×10-5p2-3.46×10-12p4

ΔcS,p,T= 1.354×10-5T2p-7.19×10-7Tp2-1.2×10-2(S-35)Tc为声速(米/秒);T 为温度(°C);S为盐度;p为静压力(公斤/厘米2)。

此公式的应用范围:-3°C<T<30°C,33.1<S<36.6,1.033公斤/厘米2<p <984.3公斤/厘米2。此范围占全世界海洋水域的99.5%。按此公式计算的结果,声速均方误差为0.1米/秒。

声波在海洋中的传播,不仅与声速的大小有关,而且与声速随深度(z)变化的垂直剖面 c(z)有更重要的关系。声速的垂直梯度,使声线在垂直平面内产生折射,故通常水下有一个声速为极小值的水层,而形成了水下声道(见大洋声道。声波在水下声道中传播的距离,可达几千公里。但也有另一种声速垂直剖面(见图),它相应于夏季浅海水域的情况,声波在其中传播的距离,只有几公里。由此可见,海洋中声速垂直剖面的差异,对声波传播的距离(r)有决定性的影响。

世界大洋的不同海域,由于纬度的差别,海流和大气环流等因素的影响,声速的垂直分布各不相同,且随季节而变。上层水域中声速的变化,基本上由温度和盐度的变化所决定;在较深的水层中,温度和盐度的变化甚微,声速的大小主要取决于海水的静压力。此外,海洋内波、锋面、大尺度涡旋和冰山周围寒冷的淡水团的存在,也造成声速在水平方向的分布不均匀,使声波产生折射而改变传播的路径。

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