Kā ūdens ietekmē skaņu?

Ūdens skaņas viļņus ietekmē vairākos veidos. Piemēram, viņi vairākas reizes pārvietojas pa ūdeni, nevis gaisu, un veic lielākus attālumus. Tomēr, tā kā cilvēka auss attīstījās, lai dzirdētu gaisā, ūdenim ir tendence apslāpēt skaņas, kas citādi ir gaisā skaidras. Ūdens var arī "saliekt" skaņu, nosūtot to pa zigzaga ceļu, nevis taisnu līniju.

Skaņa pārvietojas viļņu veidā, ko rada vibrācijas, kas rodas no objektiem. Ja nejauši objekts tiek sasists vai pārvietots, tas rada vibrāciju. Šie traucējumi arī vibrē apkārtējās vides - gaisa, šķidruma vai cietās vielas - molekulas. Savukārt ausis saņem šo dažādu vielu trīci, kas sūta signālus smadzenēm. Tos interpretē kā “skaņas”.

Arī skaņas ražošana ir tāda pati zemūdens. Kad jūs sitat ar objektu, vibrācijas no zemūdens objekta sāk trieciens apkārtējām ūdens molekulām. Iegremdētā cilvēka auss nedzird skaņu tik viegli kā virs zemes. Tas prasa augstu frekvenci vai patiešām skaļu skaļumu, lai cilvēka auss to dzirdētu.

Skaņas viļņu ātrums ir atkarīgs no izmantotās vides, nevis no vibrāciju skaita. Cietās daļās un šķidrumos skaņa pārvietojas ātrāk un gāzēs lēnāk. Skaņas ātrums tīrā ūdenī ir 1 498 metri sekundē, salīdzinot ar 343 metriem sekundē gaisā istabas temperatūrā un spiedienā. Kompakto cieto vielu molekulu izvietojums un tuvāka molekulu izvietošana šķidrumos liek šīm molekulām ātrāk reaģēt uz blakus esošo molekulu traucējumiem nekā gāzēs.

Tāpat kā gāzēs, skaņas ātrums zem ūdens ir atkarīgs arī no blīvuma un temperatūras. Gāzēs molekulu ātrums palielinās, kad temperatūra paaugstinās; tāpat kā gāzes, skaņas viļņi pārvietojas ātrāk, paaugstinoties temperatūrai. Atšķirībā no gāzēm, ūdenim ir lielāks blīvums molekulārā izvietojuma dēļ. Tādējādi skaņas viļņi ātrāk pārvietojas zem ūdens, kad vilnis triecas cauri - un vibrē ar vairākām molekulām.

Refrakcija ir sarežģīta parādība, kas ietver skaņas viļņu locīšanos, kad tie paātrinās un palēninās, ceļojot pa dažādiem nesējiem. Ikdienā tas netiek pamanīts, tomēr zinātnieki uzskata šo īpašumu par svarīgu zemūdens okeāna pētījumos. Skaņas ātrums okeānā ir atšķirīgs. Kad okeāns kļūst dziļāks, temperatūra pazeminās, kamēr spiediens palielinās. Skaņa pārvietojas ātrāk mazākā dziļumā nekā virsmas līmenī, neatkarīgi no tā, cik liela ir temperatūras starpība spiediena atšķirību dēļ. Ātruma maiņa maina viļņu virzienu, padarot to grūti noteikt, no kurienes sākotnēji nākusi skaņa.

Sāļums var būt arī faktors, kas nosaka skaņas uzvedību. Jūras ūdenī skaņa pārvietojas līdz 33 metriem sekundē ātrāk nekā saldūdenī. Sāļums ietekmē skaņas ātrumu uz virsmas, it īpaši upju grīvās vai ietekās. Skaņa okeānā pārvietojas ātrāk, jo viļņu mijiedarbībai ir vairāk molekulu - īpaši sāls molekulu, kā arī augstāka virsmas temperatūra.