CƠ SỞ ÂM HỌC ĐẠI DƯƠNG ( BIÊN DỊCH PHẠM VĂN HUẤN ) - CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT TIA VỀ TRƯỜNG ÂM TRONG ĐẠI DƯƠNGLý thuyết tia mặc dù với bản chất gần đúng là một phương pháp hiệu quả để nghiên cứu truyền âm tại những tần số đủ cao trong môi trường bất đồng nhất như đại dương. Trong chương này chúng ta dẫn lập các phương trình cơ bản của âm học tia và đưa ra những nghiệm của chúng cho trường hợp đại dương phân tầng. Trong các chương tiếp sau, cách tiếp cận tia sẽ được áp dụng cho sự truyền sóng âm bị dẫn, sự phản xạ của âm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CƠ SỞ ÂM HỌC ĐẠI DƯƠNG ( BIÊN DỊCH PHẠM VĂN HUẤN ) - CHƯƠNG 2 Chương 2là sự xâm nhập nước Địa Trung Hải tại các tầng sâu trung gian vào ĐạiTây Dương gần eo Gibraltar. Các thấu kính loại này (“trung gian”) đã LÝ THUYẾT TIA VỀ TRƯỜNG ÂM TRONG ĐẠI DƯƠNGđược nghiên cứu kỹ nhất. Lý thuyết tia mặc dù với bản chất gần đúng là một phương pháp hiệu quả để nghiên cứu truyền âm tại những tần số đủ cao trong môi trường bất đồng nhất như đại dương. Trong chương này chúng ta dẫn lập các phương trình cơ bản của âm học tia và đưa ra những nghiệm của chúng cho trường hợp đại dương phân tầng. Trong các chương tiếp sau, cách tiếp cận tia sẽ được áp dụng cho sự truyền sóng âm bị dẫn, sự phản xạ của âm từ bề mặt biển và một số bài toán khác. 2.1. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG CHO MÔI TRƯỜNG BẤT ĐỒNG NHẤT Sự truyền âm trong các môi trường bất đồng nhất (đại dương, khí quyển) được mô tả bằng phương trình sóng thu được từ phép tuyến tính hóa các phương trình thủy động lực học của chất lỏng lý tưởng. Các phương trình xuất phát sẽ là: Phương trình Euler: Hình 1.40. Sơ đồ tia âm khi có mặt một thấu kính [1.40] ∂v 1 + (v∇)v = − ∇p , (2.1.1) Các thấu kính ngoại nêm nhiệt gây nhiễu động trường tốc độ âm, ρ ∂tlàm thay đổi cấu trúc không gian - thời gian của trường tốc độ âm trong ở đây v là tốc độ phần tử, p là áp suất âm, ρ là mật độ của môi trườngđại dương - các vùng tối trở nên có âm (khi không có cấu trúc vùng đối và t là thời gian. Phương trình liên tục làvới các điều kiện nền) và sự khúc xạ phương ngang của các tia âm xuất ∂ρhiện. Sự xoay của các thấu kính dẫn tới sự thay đổi pha của các sóng âm + ∇( ρ v) = 0 . (2.1.2) ∂ttruyền qua thấu kính. Hình 1.40 biểu diễn sơ đồ tia được tính cho trắcdiện tốc độ âm ở hình 1.39 [1.39]. Nguồn âm được đặt ở độ sâu 900 m và Bỏ qua sự dẫn nhiệt và khuếch tán của các hợp phần, ta có thể xử lýcách tâm thấu kính 33 km. Sự xuất hiện âm của các vùng tối thứ nhất và sự truyền âm như là quá trình đoạn nhiệt. Trong trường hợp đó, phươngthứ hai đã được thấy rất rõ; đó là do thấu kính. 55 56 ⎛ ∂v ⎞ ∂2ρ′trình trạng thái được viết như sau: + ∇⎜ ρ 0 ⎟=0. (2.1.8) ...