Kaip vanduo veikia garsą?

Vanduo garso bangas veikia keliais būdais. Pavyzdžiui, jie kelis kartus greičiau juda vandeniu nei oru ir nuvažiuoja didesnius atstumus. Tačiau kadangi žmogaus ausis vystėsi girdėdama ore, vanduo linkęs slopinti garsus, kurie kitaip yra skaidrūs ore. Vanduo taip pat gali „sulenkti“ garsą, nukreipdamas jį ne tiesia, o zigzaginiu keliu.

Garsas sklinda bangomis, atsirandančiomis dėl vibracijos, kylančios iš daiktų. Jei atsitiktinai daiktas daužomas ar juda, jis sukuria vibraciją. Šie sutrikimai taip pat sukelia vibraciją aplinkinėse terpės molekulėse - ore, skystyje ar kietoje medžiagoje. Savo ruožtu ausys gauna šių skirtingų medžiagų drebulį, kuris siunčia signalus į smegenis. Tai aiškinama kaip „garsai“.

Garso gamyba taip pat yra tokia pati po vandeniu. Smogus daiktui, vibracijos iš povandeninio objekto ima daužytis aplinkines vandens molekules. Panirusi žmogaus ausis negirdi garso taip lengvai, kaip virš žemės. Tam reikalingas aukštas dažnis arba tikrai garsus garsas, kad žmogaus ausis jį girdėtų.

Garso bangų greitis priklauso nuo naudojamos terpės, o ne nuo vibracijų skaičiaus. Kietose medžiagose ir skysčiuose garsas sklinda greičiau, o dujomis - lėčiau. Garso greitis gryname vandenyje yra 1 498 metrai per sekundę, palyginti su 343 metrais per sekundę ore, esant kambario temperatūrai ir slėgiui. Kompaktiškas kietųjų dalelių molekulinis išsidėstymas ir artimesnis molekulių išsidėstymas skysčiuose priverčia šias molekules greičiau reaguoti į kaimyninių molekulių, o ne dujų, sutrikimus.

Kaip ir dujose, garso greitis po vandeniu taip pat priklauso nuo tankio ir temperatūros. Dujose molekulių greitis didėja, kai temperatūra pakyla; kaip ir dujos, didėjant temperatūrai garso bangos sklinda greičiau. Skirtingai nei dujos, vanduo turi didesnį tankį dėl savo molekulių išdėstymo. Taigi garso bangos greičiau sklinda po vandeniu, kai banga atsitrenkia ir vibruoja su daugiau molekulių.

Refrakcija yra sudėtingas reiškinys, apimantis garso bangų lenkimą, kai jos keliauja per įvairias terpes, jos greitėja ir lėtėja. Kasdieniniame gyvenime tai nepastebima, tačiau mokslininkai mano, kad ši savybė svarbi atliekant povandeninius vandenynų tyrimus. Garso greitis vandenyne skiriasi. Vandenynui gilėjant, temperatūra mažėja, o slėgis didėja. Garsas sklinda greičiau mažesniame gylyje nei paviršiaus lygyje, kad ir koks didelis būtų temperatūros skirtumas dėl slėgio skirtumų. Greičio pokytis keičia bangų kryptį, todėl sunku nustatyti, iš kur iš pradžių atsirado garsas.

Druskingumas taip pat gali būti veiksnys, lemiantis garso elgesį. Jūros vandenyje garsas sklinda iki 33 metrų per sekundę greičiau nei gėluose vandenyse. Druskingumas turi įtakos garso greičiui paviršiuje, ypač upių žiotyse ar žiotyse. Garsas sklinda greičiau vandenyne, nes yra daugiau molekulių - konkrečiai druskos molekulių -, kad bangos galėtų sąveikauti, taip pat aukštesnė paviršiaus temperatūra.