Πώς επηρεάζει το νερό τον ήχο;

Το νερό επηρεάζει τα ηχητικά κύματα με διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, κινούνται πολλές φορές πιο γρήγορα μέσω του νερού από τον αέρα και ταξιδεύουν σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Ωστόσο, επειδή το ανθρώπινο αυτί εξελίχθηκε για να ακούει στον αέρα, το νερό τείνει να συσσωρεύει ήχους που διαφορετικά είναι καθαροί στον αέρα. Το νερό μπορεί επίσης να "κάμψει" ήχο, στέλνοντάς το σε μια διαδρομή ζιγκ-ζαγκ αντί για μια ευθεία γραμμή.

Ο ήχος ταξιδεύει με τη μορφή κυμάτων που προκύπτουν από δονήσεις που προέρχονται από αντικείμενα. Εάν, κατά τύχη, ένα αντικείμενο χτυπηθεί ή κινηθεί, δημιουργεί δονήσεις. Αυτές οι διαταραχές προκαλούν επίσης τη δόνηση των γύρω μορίων ενός μέσου αέρα, υγρού ή στερεού. Με τη σειρά τους, τα αυτιά δέχονται τους τρόμους αυτών των διαφορετικών ουσιών, οι οποίες στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο. Αυτά ερμηνεύονται ως «ήχοι».

Η παραγωγή ήχου είναι επίσης η ίδια υποβρύχια. Όταν χτυπάτε ένα αντικείμενο, οι δονήσεις από το υποβρύχιο αντικείμενο αρχίζουν να χτυπούν τα γύρω μόρια του νερού. Το βυθισμένο ανθρώπινο αυτί δεν ακούει τον ήχο τόσο εύκολα όσο πάνω από το έδαφος. Απαιτεί υψηλή συχνότητα ή πολύ δυνατή ένταση για να το ακούσει το ανθρώπινο αυτί.

Η ταχύτητα των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από το μέσο που χρησιμοποιείται και όχι από τον αριθμό των δονήσεων. Ο ήχος ταξιδεύει γρηγορότερα σε στερεά και υγρά και πιο αργός στα αέρια. Η ταχύτητα του ήχου σε καθαρό νερό είναι 1.498 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, σε σύγκριση με 343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση. Η συμπαγής μοριακή διάταξη στερεών και η στενότερη διάταξη μορίων σε υγρά κάνουν αυτά τα μόρια να ανταποκρίνονται ταχύτερα στις διαταραχές των γειτονικών μορίων παρά στα αέρια.

Όπως και στα αέρια, η ταχύτητα του ήχου υποβρύχια εξαρτάται επίσης από την πυκνότητα και τη θερμοκρασία. Στα αέρια, η ταχύτητα των μορίων αυξάνεται κάθε φορά που αυξάνεται η θερμοκρασία. όπως τα αέρια, τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν γρηγορότερα καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Σε αντίθεση με τα αέρια, το νερό έχει μεγαλύτερη πυκνότητα λόγω της μοριακής του διάταξης. Έτσι, τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν γρηγορότερα υποβρύχια καθώς το κύμα διαπερνά - και δονείται με περισσότερα μόρια.

Η διάθλαση είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο, που περιλαμβάνει την κάμψη των ηχητικών κυμάτων καθώς επιταχύνουν και επιβραδύνουν όταν ταξιδεύουν σε διαφορετικά μέσα. Αυτό γίνεται απαρατήρητο στην καθημερινή ζωή, ωστόσο οι επιστήμονες θεωρούν αυτή την ιδιότητα σημαντική σε υποβρύχια ωκεάνια μελέτη. Η ταχύτητα του ήχου στον ωκεανό ποικίλλει. Καθώς ο ωκεανός γίνεται βαθύτερος, η θερμοκρασία μειώνεται ενώ αυξάνεται η πίεση. Ο ήχος ταξιδεύει γρηγορότερα σε χαμηλότερα βάθη από ό, τι στο επίπεδο της επιφάνειας, ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλη είναι η διαφορά θερμοκρασίας, λόγω διαφορών πίεσης. Η αλλαγή της ταχύτητας αλλάζει την κατεύθυνση των κυμάτων, καθιστώντας δύσκολο να προσδιοριστεί από πού προήλθε αρχικά ο ήχος.

Η αλατότητα μπορεί επίσης να είναι ένας παράγοντας καθορισμού της συμπεριφοράς του ήχου. Στο θαλασσινό νερό, ο ήχος ταξιδεύει έως και 33 μέτρα ανά δευτερόλεπτο γρηγορότερα από ό, τι στο γλυκό νερό. Η αλατότητα επηρεάζει την ταχύτητα του ήχου στην επιφάνεια, ειδικά στις εκβολές του ποταμού ή στις εκβολές. Ο ήχος ταξιδεύει γρηγορότερα στον ωκεανό επειδή υπάρχουν περισσότερα μόρια - ειδικά μόρια αλατιού - για να αλληλεπιδρούν τα κύματα, καθώς και υψηλότερες θερμοκρασίες επιφανείας.