Hogyan befolyásolja a víz a hangot?

A víz többféleképpen befolyásolja a hanghullámokat. Például többször gyorsabban mozognak a vízen, mint a levegőn, és nagyobb távolságokat tesznek meg. Mivel azonban az emberi fül úgy fejlődött, hogy hallja a levegőben, a víz inkább elnyomja a levegőben egyébként tiszta hangokat. A víz „meghajlíthatja” a hangot is, egyenes vonal helyett cikk-cakk úton továbbítva.

A hang hullámok formájában halad, amelyek a tárgyakból származó vibrációkból származnak. Ha véletlenül elüt egy tárgyat vagy elmozdul, akkor rezgést kelt. Ezek a zavarok a közeg - levegő, folyadék vagy szilárd anyag - környező molekuláinak rezgését is eredményezik. Viszont a fülek megkapják e különböző anyagok remegését, amelyek jeleket küldenek az agyba. Ezeket „hangoknak” értelmezik.

A hang produkciója is ugyanaz a víz alatt. Amikor megüt egy tárgyat, a víz alatti tárgyból származó rezgések elkezdik ütközni a környező vízmolekulákat. Az elmerült emberi fül nem hallja olyan könnyen a hangot, mint a föld felett. Magas frekvenciára vagy igazán hangos hangerőre van szükség ahhoz, hogy az emberi fül hallja.

A hanghullámok sebessége az alkalmazott közegtől függ, és nem a rezgések számától. A hang szilárd anyagokban és folyadékokban gyorsabban, gázokban lassabban halad. A hang sebessége tiszta vízben 1 498 méter / másodperc, míg szobahőmérsékleten és nyomáson 343 méter / másodperc. A szilárd anyagok kompakt molekuláris elrendezése és a molekulák folyadékokban való szorosabb elrendezése miatt ezek a molekulák gyorsabban reagálnak a szomszédos molekulák zavaraira, mint gázokra.

A gázokhoz hasonlóan a víz alatti hangsebesség is függ a sűrűségtől és a hőmérséklettől. Gázokban a molekulák sebessége nő, ha a hőmérséklet emelkedik; mint a gázok, a hanghullámok is gyorsabban haladnak a hőmérséklet növekedésével. A gázokkal ellentétben a víz molekuláris elrendezése miatt nagyobb sűrűségű. Így a hanghullámok gyorsabban haladnak a víz alatt, amikor a hullám átütközik - és több molekulával vibrál.

A fénytörés összetett jelenség, amely magában foglalja a hanghullámok hajlítását, amikor azok különböző közegeken keresztül haladva gyorsulnak és lassulnak. Ez észrevétlen marad a mindennapi életben, a tudósok mégis fontosnak tartják ezt a tulajdonságot a víz alatti óceáni vizsgálatok során. A hangsebesség az óceánban változó. Ahogy az óceán egyre mélyebbé válik, a hőmérséklet csökken, miközben a nyomás nő. A hang alacsonyabb mélységekben gyorsabban halad, mint a felszín szintjén, függetlenül attól, hogy mekkora a hőmérséklet-különbség, a nyomáskülönbségek miatt. A sebességváltozás megváltoztatja a hullámok irányát, így nehéz meghatározni, honnan ered a hang eredetileg.

A sótartalom szintén tényező lehet a hang viselkedésének meghatározásában. A tengervízben a hang másodpercenként akár 33 métert is gyorsabban halad, mint édesvíznél. A sótartalom befolyásolja a hang sebességét a felszínen, különösen a folyó torkolatánál vagy torkolatánál. A hang gyorsabban halad az óceánban, mert több molekula - különösen sómolekula - létezik a hullámok kölcsönhatásához, valamint magasabb a felszíni hőmérséklet.