Moryak.biz - Морской образовательный портал    Главная
Начальная
страница
 Фотоальбом
Ваши
фото
 Образование
Наши
разделы
 Крюинги
Каталог
крюингов
 Файлы
Программы
книги
 Каталог судов
Социальная
сеть
 Форум
Наш
форум

 Морской портал - программы, книги, форум для моряков

 Главное меню
· Главная

Образование
· Навигация
· Управление и маневрирование судном
· ГМССБ
· МППСС
· Мореходная астрономия
· Теория устройства судна
· Морские узлы
· Технические средства судовождения
· Технология морских перевозок
· Навигационная метеорология
· Морской терминологический справочник (рус.-англ.)
· Неотложная помощь в море

Файлы
· Книги
· Программы
· Видео

· Каталог крюинговых компаний
· Ссылки

· Форум
· Каталог судов 
· Фотоальбом
· Контакты

 Поиск по сайту



 Реклама



 Наши друзья


Акустические явления в атмосфере



Звук является частным случаем упругих колебаний среды с малыми амплитудами. В связи с этим состояние среды (в данном случае атмосферы) существенным образом сказывается на распространении звуковой энергии. Изучением зависимости распространения звука в атмосфере от состояния последней занимается атмосферная акустика
Закономерности атмосферной акустики необходимы для расчетов звуковых средств навигационного оборудования и звукометрической разведки. Кроме того, методы атмосферной акустики используются для исследования атмосферы. Основными характеристиками атмосферной акустики являются скорость и сила звука. Под силой звука понимается количество энергии, проносимой звуковой волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны.
Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания в интервале от 40 до 20 000 гц. Более низкие и более высокие частоты обнаруживаются только с помощью специальных приборов. Наибольшая чувствительность восприятия приходится на частоты 1000—3000 гц.
При изучении акустических (звуковых) явлений нас в первую очередь интересует скорость звука и условия распространения звуковых волн в атмосфере.
Скорость звука. Скорость звука в воздухе определяется формулой Лапласа:
формула Лапласа
где р — давление; ρ — плотность воздуха; cν теплоемкость воздуха при постоянном давлении; cp теплоемкость воздуха при постоянном объеме. Используя уравнение состояния газа, можно получить ряд зависимостей скорости звука от метеорологических параметров.
Скорость звука в сухом воздухе определяется по формуле с0 = 20,1 √Т м/с, а во влажном воздухе с0 = 20,1 √ТВ м/с, где ТВ = так называемая акустическая виртуальная температура, которая определяется по формуле ТВ = Т (1+ 0,275 е/р).
При изменении температуры воздуха на 1° скорость звука изменяется на 0,61 м/с. Скорость звука зависит от величины отношения е/р (отношение влажности к давлению), но эта зависимость мала, и, например, при упругости водяного пара менее 7мм пренебрежение ею дает ошибку в скорости звука, не превышающую 0,5 м/сек.
При нормальном давлении и Т = 273° (0 °С) скорость звука в сухом воздухе равна 331 м/сек. Во влажном воздухе скорость звука может быть определена по формуле с = 331 + 0,6t + 0,07е.
В диапазоне температур (t) от —20° до +30° эта формула дает ошибку в скорости звука не более ± 0,5 м/сек. Из приведенных формул видно, что скорость звука повышается с повышением температуры и влажности воздуха.
С высотой температура, упругость водяного пара и давление воздуха изменяются, следовательно, и скорость звука тоже. Рассмотрим изменение скорости звука с изменением температуры воздуха. Полагая, что изменение температуры с высотой происходит по линейному закону, т. е. T = T0 – γh, получим выражение для скорости звука в сухом воздухе
где T0 — температура воздуха у земной поверхности; γ — вертикальный градиент температуры.
Из этой формулы следует, что в обычных атмосферных условиях скорость звука с высотой уменьшается.
Наличие ветра в атмосфере вызывает дрейф звуковой волны, что создает впечатление смещения источника звука. Скорость звука в этом случае (c1) определится выражением c1 = c + U cos ω, где U—скорость ветра; ω — угол между направлением ветра в точке наблюдения и наблюдаемым направлением прихода звука.
Следовательно, наибольшая скорость звука отмечается в направлении ветра, а наименьшая — в противоположном направлении.
Рефракция звука. Как мы уже отметили, скорость звука в атмосфере является функцией температуры, упругости водяного пара и скорости ветра. Если ограничить рассмотрение небольшим по горизонтали районом, то максимальные изменения вышеуказанных элементов будут иметь место в вертикальном направлении, поэтому и скорость звука будет изменяться главным образом по вертикали.
А
Б
В
Г
 
д
Рис. 1.5.3.
Если источник звука находится на некоторой высоте от земной поверхности, зоны слышимости определяются в зависимости от распределения по высоте температуры воздуха. На приведенных рисунках представлен ход звуковых лучей в случае понижения температуры c высотой (рис. 1.5.3а), в случае высотной инверсии (рис. 1.5.3б) и в случае приземной инверсии (рис. 1.5.3в). Заштрихованные области представляют собой зоны звуковой тени.
Изменение ветра с высотой оказывает заметное влияние на распространение звукового луча. На приведенных ниже рисунках изображены траектории звуковых лучей и распределение зон слышимости в случае увеличения (рис 1.5.3г) и уменьшения (рис. 1.5.3д) скорости ветра с высотой. Из рисунков видно, что в зависимости от хода ветра по высоте зоны звуковой тени перемещаются в противоположные направления.
Ослабление звука. По мере удаления от источника происходит ослабление силы звука. Причиной ослабления звуковой энергии является то, что звуковая энергия точечного источника по мере удаления от него распределяется по все большей и большей сферической поверхности. Сила звука убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Второй причиной ослабления звука является поглощение энергии атмосферой.
Ослабление звука в атмосфере определяется поглощением энергии молекулами воздуха и неоднородностями атмосферы (турбулентные неоднородности температуры, влажности воздуха, жидкие и твердые примеси).
В общем случае, чем более устойчива и однородна атмосфера, тем меньше в ней потери энергии и тем лучше слышимость Вот почему зимой и ночью ослабление звука меньше, чем летом и днем.






 Реклама

загрузка...


 Баннер

Электронные сигареты






загрузка...

Rambler's Top100


PHP-Nuke Copyright © 2005 by Francisco Burzi. This is free software, and you may redistribute it under the GPL. PHP-Nuke comes with absolutely no warranty, for details, see the license.
The Russian localization - project Rus-PhpNuke.com
Открытие страницы: 0.02 секунды
The Russian localization - project Rus-PhpNuke.com