¿Cómo afecta el agua al sonido?

El agua afecta las ondas sonoras de varias formas. Por ejemplo, se mueven varias veces más rápido a través del agua que del aire y viajan distancias más largas. Sin embargo, debido a que el oído humano evolucionó para escuchar en el aire, el agua tiende a amortiguar los sonidos que de otra manera serían claros en el aire. El agua también puede "doblar" el sonido, enviándolo en un camino en zigzag en lugar de una línea recta.

El sonido viaja en forma de ondas resultantes de las vibraciones que emanan de los objetos. Si, por casualidad, un objeto es golpeado o se mueve, crea una vibración. Estas perturbaciones también hacen que las moléculas circundantes de un medio (aire, líquido o sólido) vibren. A su vez, los oídos reciben los temblores de estas diferentes sustancias, que envían señales al cerebro. Estos se interpretan como "sonidos".

La producción de sonido también es la misma bajo el agua. Cuando golpea un objeto, las vibraciones del objeto bajo el agua comienzan a golpear las moléculas de agua circundantes. El oído humano sumergido no escucha el sonido tan fácilmente como en la superficie. Requiere una frecuencia alta o un volumen realmente alto para que el oído humano lo escuche.

La velocidad de las ondas sonoras depende del medio utilizado, no del número de vibraciones. El sonido viaja más rápido en sólidos y líquidos y más lento en gases. La velocidad del sonido en agua pura es de 1.498 metros por segundo, en comparación con 343 metros por segundo en el aire a temperatura y presión ambiente. La disposición molecular compacta de los sólidos y la disposición más cercana de las moléculas en los líquidos hacen que estas moléculas respondan más rápidamente a las perturbaciones de las moléculas vecinas que a las de los gases.

Como ocurre con los gases, la velocidad del sonido bajo el agua también depende de la densidad y la temperatura. En los gases, la velocidad de las moléculas aumenta cuando aumenta la temperatura; como los gases, las ondas sonoras viajan más rápido a medida que aumenta la temperatura. A diferencia de los gases, el agua tiene una mayor densidad debido a su disposición molecular. Por lo tanto, las ondas de sonido viajan más rápido bajo el agua a medida que la onda choca y vibra con más moléculas.

La refracción es un fenómeno complejo, que implica la flexión de las ondas sonoras a medida que se aceleran y desaceleran cuando viajan a través de diferentes medios. Esto pasa desapercibido en la vida cotidiana, sin embargo, los científicos consideran esta propiedad importante en el estudio oceánico submarino. La velocidad del sonido en el océano varía. A medida que el océano se vuelve más profundo, la temperatura disminuye mientras que aumenta la presión. El sonido viaja más rápido a profundidades más bajas que a nivel de la superficie, sin importar cuán grande sea la diferencia de temperatura, debido a las diferencias de presión. El cambio de velocidad cambia la dirección de las ondas, lo que dificulta determinar de dónde proviene originalmente el sonido.

La salinidad también puede ser un factor para determinar el comportamiento del sonido. En el agua de mar, el sonido viaja hasta 33 metros por segundo más rápido que en el agua dulce. La salinidad afecta la velocidad del sonido en la superficie, especialmente en las desembocaduras de los ríos o los estuarios. El sonido viaja más rápido en el océano porque hay más moléculas, específicamente moléculas de sal, con las que las olas interactúan, así como temperaturas superficiales más altas.