CƠ SỞ ÂM HỌC ĐẠI DƯƠNG ( BIÊN DỊCH PHẠM VĂN HUẤN ) - CHƯƠNG 10

TRUYỀN ÂM TRONG ĐẠI DƯƠNG NGẪU NHIÊNCó hai kiểu bất đồng nhất trong đại dương, bất đồng nhất đều đựn và bất đồng nhất ngẫu nhiên. Bất đồng nhất ngẫu nhiên gây nên bởi rối, sóng nội, các cuộn xoáy quy mô vừa v.v.. Chúng gây nên sự tản mát âm và những thăng giáng cường độ âm, giảm độ hiệp biến của các sóng âm và làm thay đổi phổ tần số sóng âm. Truyền âm trong môi trường bất đồng nhất ngẫu nhiên được mô tả bằng một phương trình sóng trong đó tốc độ âm là...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CƠ SỞ ÂM HỌC ĐẠI DƯƠNG ( BIÊN DỊCH PHẠM VĂN HUẤN ) - CHƯƠNG 10 Chương 10 trội các thăng giáng mật độ một bậc đại lượng [10.2, mục 11]. Do đó, trong bàn luận tiếp sau chúng ta sẽ bỏ qua những thăng giáng mật độ. TRUYỀN ÂM TRONG ĐẠI DƯƠNG NGẪU NHIÊN Những thăng giáng tốc độ âm tương đối là không lớn, trong một ví dụ điển hình đại lượng căn bình phương trung bình ∆c / c bằng ~ 5 ⋅ 10 −4 ở các lớp phía trên và ~ 3 ⋅ 10 −6 tại các độ sâu lớn [10.7]. Mặc dù vậy, đối Có hai kiểu bất đồng nhất trong đại dương, bất đồng nhất đều đựn với sự truyền âm khoảng cách xa thì hiệu ứng có thể khá đáng kể.và bất đồng nhất ngẫu nhiên. Bất đồng nhất ngẫu nhiên gây nên bởi rối,sóng nội, các cuộn xoáy quy mô vừa v.v.. Chúng gây nên sự tản mát âm 10.10.1. Các thăng giáng phavà những thăng giáng cường độ âm, giảm độ hiệp biến của các sóng âm Chúng ta bắt đầu từ phương trình eikonal (2.6.3), ở đó chỉ số khúcvà làm thay đổi phổ tần số sóng âm. xạ n( R ) bây giờ được cho như tổng của một hợp phần trung bình n 0 ( z ) Truyền âm trong môi trường bất đồng nhất ngẫu nhiên được mô tả và một hợp phần ngẫu nhiên µ ( R )bằng một phương trình sóng trong đó tốc độ âm là một hàm ngẫu nhiên R = {x, y, z} . (10.1.1) 〈 µ 〉 = 0, n( R ) = n0 ( z ) + µ ( R ),của tọa độ và đôi khi của thời gian. Nghiệm của bài toán thống kê phức Ta giả sử rằng µ bé, ( 〈 µ 2 〉 )1 / 2 > λ1 / 2 ) . Trong trường hợp này với e là vectơ đơn vị dọc theo một tia không nhiễu, ta tìm được từ (10.1.4)phép xấp xỉ âm học tia có thể được sử dụng. Các ước lượng số cho thấyrằng những thăng giáng tốc độ âm (chỉ số khúc xạ) trong đại dương vượt 355 356 thăng giáng ngẫu nhiên µ trong đại dương nhỏ hơn rất nhiều so với quy dW1 = µn0 , ∇W0 ⋅ ∇W1 = n0 ( e ⋅ ∇W1 ) = n0 (10.1.6) mô biến thiên của n 0 và do đó, nhỏ hơn nhiều so với bán kính cong của ds các tia, nên ta có thể cho trong miền các giá trị có nghĩa của Bµtrong đó ds là một phần tử của tia. Từ đây ta được R ′′ − R ′ ≅ ρ( s′) + ξ e( s′) , s ∫0 µ ds , W1 = (10.1.7) trong đó e là vectơ đơn vị dọc theo tia tại điểm s′ . Trong (10.1.9) trướctrong đó tích phân được thực hiện dọc theo không nhiễu. tiên ta tích phân theo ξ Hàm tương quan đối với các thăng giáng của pha sóng âm Bϕ ( R1 , R2 ) = k0 ∫0 ds∫− s Bµ [ξ , ρ( s); z( s)]dξ . s2 − s s1 2 (10.1.10)ϕ1 = k0 W1 , ở đây k0 là số sóng tại điểm cố định nào đó trong môitrường, theo (10.1.7) là s1 s2 Bϕ ( R1 , R2 ) = k0 〈W1 ( R1 )W1 ( R2 )〉 = k0 ∫ 0 ds′∫ 0 Bµ ( R ′, R ′′)ds′′ 2 2 Hình 10.1. Các tham số để xác định (10.1.8) hàm tương quan của thăng giáng phatrong đó Bµ = 〈 µ ( R ′)µ ( R ′′)〉 là hàm tương quan đối với những thănggiáng chỉ số khúc xạ: R ′ = ...