популярно о природе звука

Наблюдение внутреннего строения дна водоёмов

При анализе данных, полученных с помощью эхолота, часто приходится сталкиваться с проблемой «ложного» дна. Дело в том, что во впадинах, образованных твердыми каменистыми породами, часто скапливается жидкий ил. Сигнал эхолота может отразиться как от поверхности ила («ложного» дна), так и от твердой породы (истинного дна). И оператор должен уметь различать эти сигналы. Таким образом, при зарисовке поверхности дна высокая проникающая способность звука оказывает недобрую услугу.

Но она очень важна при изучении внутренней структуры дна, особенно при работе с низкочастотным звуком.

Именно проникающая способность звука позволяет геологам исследовать пласты, расположенные под верхним покровом дна. Мощный звук низкой частоты, обычно излучаемый в виде очень короткого импульса, проникает в глубь дна моря на несколько метров.

Встречая на своем пути различные по плотности донные породы, звук отражается от каждого скопления таких неоднородностей. Эти отраженные импульсы и дают нам возможность нанести обнаруженные пласты на карту. Для идентификации полученного материала необходимо, конечно, произвести бурение донного грунта. А вот после того, как поднятые буром образцы породы будут сопоставлены с особенностями зарисованной сонаром картины отражений, дальнейшее нанесение на карту донных слоев уже можно будет производить исключительно с помощью сонара.

Для исследования внутренней структуры дна можно использовать обычные преобразователи звука. Но ввиду   того,   что   такие   преобразователи   должны работать на низких частотах (ниже 10 кГц) и иметь большую мощность, их размеры значительно увеличиваются. Кроме того, радиус действия таких установок ограничен 20-30 м. В последнее время разработаны специальные преобразователи, излучающие очень короткий звуковой импульс. В таких преобразователях при разряде конденсатора поджигается взрывчатое вещество, и газы, образующиеся в результате взрыва, выстреливаются воздушным «ружьем». Однако большей популярностью сейчас пользуются низкочастотные преобразователи. Первый такой преобразователь, получивший название «Бумер», был создан в США в Массачусетском технологическом институте. Он состоял из 100 витков медной ленты, залитой в эпоксид, и алюминиевого диска диаметром 40 см и толщиной 0,625 см. В катушке, подключенной к источнику питания напряжением 4000 В, производился разряд, создававший импульсное магнитное поле, которое оказывало ударное давление на алюминиевый диск. Под действием давления диск начинал «звенеть». В дальнейшем этот преобразователь был усовершенствован, что позволило изменить форму импульса и улучшить разрешение. Аналогичный преобразователь, построенный в Англии, работает в диапазоне частот 300-500 Гц, продолжительность посылаемых им звуковых импульсов 2 мс.

Иногда возникает необходимость использовать для подводных исследований одновременно сонары всех трех типов. Эхолот вырисовывает четкий профиль дна, сонар с боковым направлением луча дает нам картину поверхности последнего, а низкочастотный сонар - его внутреннюю структуру. Приведенные к одной шкале и сопоставленные вместе, эти зарисовки дают нам полное представление об исследуемой области. О ценности таких исследований для подводной разведки и эксплуатации газовых и нефтеносных слоев не приходится и говорить.