第(1/6)节     5声与海洋

    5．1水声学中的基本概念在人们所熟知的各种辐射形式中，以声波在海水中的传播为最佳．在混浊和含盐的海水中，无论光波或电磁波的衰减都远较声波的衰减为大．

    我们在52中已介绍过，水声中取具有均方根声压1μa（微帕），即1x10－6n·－2（牛顿·米－2）的平面波声强为声强的单位．

    海洋及其边界的详细特征对声传播的影响是非常复杂的．声速是温度、深度和盐度的函数．而温度又是深度、季节、地理位置（纬度）和气候条件的函数．海洋表面有时是非常光滑的反射体，有时又是随机散射声波的非常粗糙且扰动的表面，海底的构造、斜度及粗糙度也是变化多端的．所有这些因素都影响声的传播．声束与海面及海底边界相互作用的效果产生了最终的声传播特性．

    根据实验结果与理论分析，声速的典型公式如下：c=1449+46t－0055t2+00003t3+（139－0012t）

    （s－35）+001·s－1），t为温度（c），s为盐度，z为深度（ 讨论声速随深度变化的特性时，最好是将海洋划分成如图5－5所示的一系列水平分层，称为声速剖面．

    海水的表面层从海面扩展到约150深度，这一层受局部气候甚至一天中不同时刻的影响很大．在平静的海况下，水温随着表面层的深度而迅速降低，导致了很强的声速负梯度．

    表层以下的水温受风暴或瞬变因素的影响很小，但随季节却有很大的变化．此层被称为季节温度跃变层．它延伸到300左右，并具有负梯度的特征．第三层具有温度负梯度结构，被称为主温跃层．随着深度的增加，温度减小到接近冰点，声速逐渐下降到最小值，在中纬度区，这一深度大约在1000左右，称为深道轴．最下面一层为等温层．此层中声速随深度而增加，所以是正声速梯度．

    我国近海基本上是浅海大陆架．声速剖面图随季节变化更大．一般在冬天是等温层，而到夏天会出现明显的负梯度或负跃层．

    1．海洋表面的声损失在空气和水的分界面，由于阻抗严重不匹配，反射系数近似为－1．当声波波长甚大于波高时，反射声损失基本上为零．

    2．海底的反射损失即使海底是绝对平面，反射过程也相当复杂．入射到海底的声能一部分被传输到海底沉积物中，一部分被反射．据实际测量，对于沙质海底，反射损失约为7db．

    3．海洋中的声吸收声波在海水中传播时，部分能量以热能的形式耗散掉．我们可以用传播损失tl来刻划由于声吸收带来的传播方面的损失．若用分贝来表示可以写成tl=20lgr+10lg[ex（

    ）]（517）

    其中r为距离，b为指数衰减因子．声吸收的大小与声波的频率有很大关系．

    4．海洋噪声海洋噪声的来源有自然的也有人为的．不同的噪声源呈现不同的方向特性和频谱特性．自然噪声源有地震的扰动，风、雨使海面的搅动和水分子的热运动．各种发声的鱼类也对海洋噪声做出贡献．人为的噪声指的是远处航船产生的噪声．

    5．混响海洋本身和其界面包含着许多不同类型的不均匀性，其尺度小至灰尘那么大的粒子（它使深海成为蓝色），大至海水中的鱼群和海底的峰峦与海底山脉．这些不均匀性形成媒质物理性
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