Jak ovlivňuje voda zvuk?

Voda ovlivňuje zvukové vlny několika způsoby. Například se pohybují několikrát rychleji vodou než vzduchem a cestují na delší vzdálenosti. Protože se však lidské ucho vyvinulo, aby slyšelo na vzduchu, má voda tendenci tlumit zvuky, které jsou jinak ve vzduchu čisté. Voda může také „ohýbat“ zvuk a posílat jej klikatou cestou místo přímé čáry.

Zvuk se šíří ve formě vln vznikajících v důsledku vibrací vycházejících z předmětů. Pokud je náhodou předmět zasažen nebo se pohybuje, vytváří vibrace. Tyto poruchy také způsobují vibrace okolních molekul média - vzduchu, kapaliny nebo pevné látky. Uši zase dostávají otřesy těchto různých látek, které vysílají signály do mozku. Ty jsou interpretovány jako „zvuky“.

Produkce zvuku je stejná i pod vodou. Když na předmět narazíte, vibrace z podvodního objektu začnou narážet na molekuly okolní vody. Ponořené lidské ucho neslyší zvuk tak snadno jako nad zemí. Aby to lidské ucho slyšelo, vyžaduje vysokou frekvenci nebo opravdu hlasitou hlasitost.

Rychlost zvukových vln závisí na použitém médiu, nikoli na počtu vibrací. Zvuk se šíří rychleji v pevných látkách a kapalinách a pomaleji v plynech. Rychlost zvuku v čisté vodě je 1 498 metrů za sekundu, ve srovnání s 343 metry za sekundu ve vzduchu při pokojové teplotě a tlaku. Kompaktní molekulární uspořádání pevných látek a užší uspořádání molekul v kapalinách způsobují, že tyto molekuly reagují rychleji na narušení sousedních molekul než v plynech.

Stejně jako v plynech závisí rychlost zvuku pod vodou také na hustotě a teplotě. V plynech se rychlost molekul zvyšuje, kdykoli se zvyšuje teplota; jako plyny, zvukové vlny cestují rychleji se zvyšující se teplotou. Na rozdíl od plynů má voda díky svému molekulárnímu uspořádání větší hustotu. Zvukové vlny se tak pod vodou pohybují rychleji, zatímco vlna naráží - a vibruje s více molekulami.

Lom je složitý jev zahrnující ohýbání zvukových vln, které se zrychlují a zpomalují při cestování různými médii. V každodenním životě to zůstává bez povšimnutí, přesto vědci považují tuto vlastnost za důležitou při podvodním oceánském studiu. Rychlost zvuku v oceánu se liší. Jak se oceán prohlubuje, teplota klesá a zvyšuje se tlak. Zvuk se šíří rychleji v nižších hloubkách než na úrovni povrchu, bez ohledu na to, jak velký je rozdíl teplot, kvůli tlakovým rozdílům. Změna rychlosti mění směr vln, takže je těžké určit, odkud zvuk původně pochází.

Slanost může být také faktorem určujícím chování zvuku. Ve mořské vodě se zvuk šíří až o 33 metrů za sekundu rychleji než ve sladké vodě. Slanost ovlivňuje rychlost zvuku na povrchu, zejména v ústí řek nebo v ústí řek. Zvuk se v oceánu šíří rychleji, protože pro interakci vln existuje více molekul - konkrétně molekul solí - a také vyšší povrchové teploty.