كيف يؤثر الماء على الصوت؟

يؤثر الماء على الموجات الصوتية بعدة طرق. على سبيل المثال ، تتحرك في الماء أسرع عدة مرات من الهواء ، وتقطع مسافات أطول. ومع ذلك ، نظرًا لأن الأذن البشرية تطورت لتسمع في الهواء ، فإن الماء يميل إلى كتم الأصوات التي تكون بخلاف ذلك صافية في الهواء. يمكن للماء أيضًا أن "ينحني" الصوت ، ويرسله على مسار متعرج بدلاً من خط مستقيم.

ينتقل الصوت على شكل موجات ناتجة عن اهتزازات صادرة عن الأشياء. إذا اصطدم جسم ما أو تحرك بالصدفة ، فإنه يحدث اهتزازًا. تتسبب هذه الاضطرابات أيضًا في اهتزاز الجزيئات المحيطة من وسط - هواء أو سائل أو صلب. بدورها ، تستقبل الأذنين رعشات هذه المواد المختلفة ، والتي ترسل إشارات إلى الدماغ. يتم تفسير هذه على أنها "أصوات".

إنتاج الصوت هو نفسه أيضًا تحت الماء. عندما تصطدم بجسم ما ، تبدأ الاهتزازات من الجسم الموجود تحت الماء في ارتطام جزيئات الماء المحيطة. لا تسمع الأذن البشرية المغمورة الصوت بنفس السهولة الموجودة فوق الأرض. يتطلب ترددًا عاليًا أو حجمًا مرتفعًا جدًا حتى تسمعه الأذن البشرية.

تعتمد سرعة الموجات الصوتية على الوسيط المستخدم وليس على عدد الاهتزازات. ينتقل الصوت بشكل أسرع في المواد الصلبة والسوائل ، وأبطأ في الغازات. تبلغ سرعة الصوت في المياه النقية 1498 مترًا في الثانية ، مقارنة بـ 343 مترًا في الثانية في الهواء عند درجة حرارة الغرفة وضغطها. إن الترتيب الجزيئي المضغوط للمواد الصلبة والترتيب الأقرب للجزيئات في السوائل يجعل هذه الجزيئات تستجيب بسرعة أكبر لاضطرابات الجزيئات المجاورة مقارنة بالغازات.

كما هو الحال في الغازات ، تعتمد سرعة الصوت تحت الماء أيضًا على الكثافة ودرجة الحرارة. في الغازات ، تزداد سرعة الجزيئات كلما زادت درجة الحرارة ؛ تنتقل الموجات الصوتية أسرع مع ارتفاع درجة الحرارة مثل الغازات. على عكس الغازات ، فإن الماء له كثافة أكبر بسبب ترتيبه الجزيئي. وبالتالي ، تنتقل الموجات الصوتية بشكل أسرع تحت الماء مع ارتطام الموجة - وتهتز مع المزيد من الجزيئات.

الانكسار هو ظاهرة معقدة ، تنطوي على انحناء الموجات الصوتية لأنها تتسارع وتبطئ عند السفر عبر وسائط مختلفة. يمر هذا دون أن يلاحظه أحد في الحياة اليومية ، ومع ذلك يعتبر العلماء هذه الخاصية مهمة في دراسة المحيطات تحت الماء. تختلف سرعة الصوت في المحيط. كلما أصبح المحيط أعمق ، تنخفض درجة الحرارة بينما يزداد الضغط. ينتقل الصوت بشكل أسرع في الأعماق السفلية منه على مستوى السطح ، بغض النظر عن حجم الاختلاف في درجة الحرارة ، بسبب اختلافات الضغط. يغير التغيير في السرعة اتجاه الموجات ، مما يجعل من الصعب تحديد مصدر الصوت الأصلي.

يمكن أن تكون الملوحة أيضًا عاملاً في تحديد سلوك الصوت. في مياه البحر ، ينتقل الصوت بسرعة تصل إلى 33 مترًا في الثانية مقارنة بالمياه العذبة. تؤثر الملوحة على سرعة الصوت على السطح ، خاصة عند مصبات الأنهار أو مصبات الأنهار. ينتقل الصوت بشكل أسرع في المحيط نظرًا لوجود المزيد من الجزيئات - خاصة جزيئات الملح - التي تتفاعل معها الموجات ، فضلاً عن ارتفاع درجات حرارة السطح.