43
ной скоростью звука. Обычно вариации солености незначительны, и ими пре-
небрегают. Влияние давления хорошо известно и зависит лишь от глубины.
Весьма существенно влияние температуры, а она переменчива, и для опре-
деления профиля скорости звука по глубине нужно измерять температуру во-
ды на разных глубинах. Для этой цели с корабля спускают на
кабеле специ-
альный аппарат, именуемый батитермографом (он похож на небольшую тор-
педу), на котором имеются чувствительный термометр и самописец для ав-
томатической регистрации зависимости температуры от глубины. Рефракци-
ей звука в воде определяется формирование специфических условий его
распространения, которые приводят к образованию четырех типов особых
зон: звукового канала, изотермического слоя,
поверхности с отрицательным
градиентом и поверхности с положительным градиентом; в действительности
могут создаваться и более сложные ситуации, когда условия, характерные
для одной зоны, появляются и в другой.
Звуковой канал. В таком канале звуковые лучи, отклоняясь от его оси вверх
или вниз, попадают в области большей скорости звука и вновь стремятся к
оси канала. Когда они ее пересекают, процесс повторяется, и звуковой пучок
оказывается в продольной ловушке, на оси которой скорость звука мини-
мальна. Пучок распространяется по ней в горизонтальном направлении (рис.
3) на очень большое расстояние с малыми потерями. Из-за значительных су-
точных и сезонных колебаний температуры воды в поверхностных слоях
океана (до глубины ок. 150 м) профили скорости звука в них очень меняются,
но ниже все обстоит иначе – температура там низкая и почти постоянная.
Скорость звука минимальна на глубине приблизительно 600 м. Ниже до само-
го дна температура почти не уменьшается, но скорость звука возрастает из-за
повышающегося давления, – так образуется глубинный
звуковой канал.
Изотермический слой. Температура приповерхностного слоя постоянна, и
скорость звука в нем немного растет с глубиной из-за повышения давления.
На нижней границе слоя температура резко падает (там он встречается с
термоклином, ниже которого температура уменьшается очень медленно).
Волны и конвективные потоки интенсивно перемешивают поверхностную
толщу океана, выравнивая ее температуру
, но глубина этого выравнивания
колеблется от нуля (ранней весной) до 120 м (поздней осенью), что ограничи-
вается термоклином (рис. 4). Под воздействием условий поверхностной тол-
щи воды звуковой пучок раздваивается: верхняя часть из-за рефракции воз-
вращается в слой смешения и, отразившись от границы с воздухом, начинает
распространяться на большие расстояния; нижняя
часть круто отклоняется к
термоклину, образуя обширную зону молчания ниже изотермического слоя.
Поверхность с отрицательным градиентом. Когда нет условий для форми-
рования изотермического слоя, температура воды падает с увеличением глу-
бины, начиная с поверхности. Так обычно бывает во второй половине безвет-
ренного солнечного дня, когда поверхностный слой сильно прогревается, а
перемешивания
не происходит. В таких случаях весь звуковой пучок резко от-
клоняется вниз, и зона молчания начинается прямо с поверхности, причем
она гораздо глуше, чем та, что образуется под изотермическим слоем, ибо
здесь нет рассеяния из верхнего пучка.
Поверхность с положительным градиентом. Бывают ситуации, когда тем-
пература воды и скорость звука
возрастают от поверхности вниз до некоторой
глубины. Такие ситуации недолговременны и случаются после обильного хо-
лодного дождя или вблизи устьев рек. Тогда звуковой пучок в воде отклоня-
ется к границе с воздухом, от которой и отражается, затем вновь рефрагирует
и т.д., так что формируется звуковой канал большой протяженности.
Интенсивность эха. Интенсивность эхо-сигнала гидролокатора определяется расстояни-
ем до цели, потерями на поглощение и рефракцию в среде, а также материалом цели и той
ее площадью, на которую воздействует акустический импульс, причем характеристики
цели учитываются квадратично, так как она является вторичным излучателем.
Шум. Шумы при гидролокации производят такой же эффект, как помехи при радиоприе-
ме, поэтому любой нежелательный сигнал называют шумом. Дальность обнаружения цели
гидролокатора зависит и от способности его оператора выделить слабый эхо-сигнал из