Ako ovplyvňuje voda zvuk?

Voda ovplyvňuje zvukové vlny niekoľkými spôsobmi. Napríklad sa pohybujú niekoľkonásobne rýchlejšie cez vodu ako vzduch a cestujú na dlhšie vzdialenosti. Pretože sa však ľudské ucho vyvinulo tak, že počuje na vzduchu, má voda tendenciu tlmiť zvuky, ktoré sú inak vo vzduchu čisté. Voda môže tiež „ohýbať“ zvuk a namiesto priamky ju posielať kľukatou cestou.

Zvuk sa šíri vo forme vĺn vznikajúcich z vibrácií vychádzajúcich z objektov. Ak náhodou dôjde k úderu alebo pohnutiu sa na predmet, vytvorí sa vibrácia. Tieto poruchy tiež spôsobujú vibrácie okolitých molekúl média - vzduchu, kvapaliny alebo tuhej látky. Uši zase dostávajú chvenie týchto rôznych látok, ktoré vysielajú signály do mozgu. Tieto sa interpretujú ako „zvuky“.

Rovnaká je aj produkcia zvuku pod vodou. Keď na objekt narazíte, vibrácie z podmorského objektu začnú narážať na molekuly okolitej vody. Ponorené ľudské ucho nepočuje zvuk tak ľahko ako nad zemou. Aby to ľudské ucho počulo, vyžaduje vysokú frekvenciu alebo skutočne veľkú hlasitosť.

Rýchlosť zvukových vĺn závisí od použitého média, nie od počtu vibrácií. Zvuk sa šíri rýchlejšie v tuhých látkach a kvapalinách a pomalšie v plynoch. Rýchlosť zvuku v čistej vode je 1 498 metrov za sekundu, v porovnaní s 343 metrov za sekundu vo vzduchu pri izbovej teplote a tlaku. Vďaka kompaktnému molekulárnemu usporiadaniu tuhých látok a užšiemu usporiadaniu molekúl v kvapalinách tieto molekuly reagujú rýchlejšie na poruchy susedných molekúl ako v plynoch.

Rovnako ako v plynoch, rýchlosť zvuku pod vodou závisí aj od hustoty a teploty. V plynoch sa rýchlosť molekúl zvyšuje, kedykoľvek teplota stúpa; rovnako ako plyny, aj zvukové vlny cestujú rýchlejšie so zvyšovaním teploty. Na rozdiel od plynov má voda vďaka svojmu molekulárnemu usporiadaniu väčšiu hustotu. Zvukové vlny teda cestujú rýchlejšie pod vodou, keď vlna narazí - a vibrujú s ďalšími molekulami.

Lom je zložitý jav zahŕňajúci ohýbanie zvukových vĺn, ktoré sa zrýchľujú a spomaľujú pri prechode rôznymi médiami. V každodennom živote to zostáva nepovšimnuté, napriek tomu vedci považujú túto vlastnosť za dôležitú pri podmorských oceánskych štúdiách. Rýchlosť zvuku v oceáne sa líši. Ako sa oceán prehlbuje, teplota klesá, zatiaľ čo sa zvyšuje tlak. Zvuk sa šíri rýchlejšie v nižších hĺbkach ako na úrovni povrchu, bez ohľadu na to, aký veľký je rozdiel teplôt, kvôli tlakovým rozdielom. Zmena rýchlosti mení smer vĺn, takže je ťažké určiť, odkiaľ zvuk pôvodne pochádza.

Slanosť môže byť tiež faktorom pri určovaní správania zvuku. V morskej vode sa zvuk šíri až o 33 metrov za sekundu rýchlejšie ako v sladkej vode. Slanosť ovplyvňuje rýchlosť zvuku na povrchu, najmä pri ústiach riek alebo ústiach riek. Zvuk sa šíri rýchlejšie v oceáne, pretože pre interakciu vĺn existuje viac molekúl - konkrétne molekúl solí - a tiež vyššie povrchové teploty.