En un medio tan extenso como los océanos, en los cuales puede sumergirse tres veces todos los continentes. Un mundo dominado por la oscuridad, porque la luz solar es absorbida y dispersada en un 90% en sus primeros 300 metros, exige para su comprensión un mejor conocimiento de las características del sonido.
La gran diferencia de la difusión del sonido en aguas oceánicas con relación a otros medios es la dependencia de este a la temperatura, salinidad y presión; los cuales varían intensamente en el océano. El sonido presenta fenómenos interesantes como la reflexión, refracción, dispersión y absorción; al igual que la gama de ruidos escuchados dentro de las aguas oceánicas.
No obstante el gran esfuerzo del hombre por descubrir los secretos del sonido en aguas oceánicas, todavía existe muchos enigmas por descubrir; como es el caso de las verdaderas causas de la dispersión del sonido y el posterior debilitamiento y extinción de la onda sonora o los lenguajes acústicos de los animales marinos, lo cual nos revela una vez más, que un mundo oceánico, está por descubrir.
VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL OCÉANO.
La velocidad del sonido es una importante característica acústica en el medio marino. Sabemos por artículos anteriores (Propiedades físicas y químicas de los océanos) que la comprensibilidad ( Kp ) y la densidad ( d )son funciones de la temperatura ( T° C ), salinidad ( SÆ ) y la presión hidrostática ( P ), por lo que la velocidad del sonido que depende de las dos primeras propiedades, también depende de los tres últimos parámetros.
La expresión matemática que expresa esta dependencia fue formulaba por Vilson y la presento a continuación:
C=1449.14+delta CT+delta Cs+delta CP+delta CTsP [m/s] (7)
En donde: Los deltas expresan la influencia de cada uno de los mencionados parámetros en la propagación del sonido y la ultima la influencia de los tres juntos. Las tablas No. 1 y No. 2 Expresan esta dependencia:
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T° C |
1-10 |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
|
delta CT [m/sxgrados] |
4.446-3.635 |
3.635-2.734 |
2.734-2.059 |
2.059-1.804 |
Tabla No. 1 Cambio de velocidad del sonido por la variación de la temperatura.
|
Z [m] |
0 |
10 |
100 |
1000 |
5000 |
|
deltaCP [m/s/10m] |
0.165 |
0.165 |
0.165 |
0.168 |
0.1826 |
Tabla No. 2 Cambio de velocidad del sonido por la variación de la presión hidrostática.
El valor medio de la velocidad del sonido en aguas oceánicas es igual a 1500 [m/s] y el intervalo de variación en la superficie se calcula en 1430 a 1540 [m/s] y en aguas profundas (7000 m) de 1570 a 1580 [m/s].
Figura No. 2 Variación de la velocidad del sonido en el mundo oceánico.
Nota: El área subrayada expresa el posible valor de la velocidad. Los números expresan la propagación vertical de la velocidad del sonido en:
1. Océano Ártico; 2. Océano Pacífico (j =41°56' N; l =151°12' E); 3. Atlántico (j =40°N; l =40°O.)
La figura No. 2 nos brinda una representación general sobre la variabilidad de la velocidad de propagación del sonido en aguas oceánicas del planeta.
La manera más fácil de determinar la velocidad del sonido en aguas marítimas es utilizar la ecuación (7) y las tablas 1,2,3 para obtener su valor directamente a través de tablas. En general existe un gran numero de métodos, todos ellos responden a una determinada necesidad y presentan sus pros y contras en la utilización.
ABSORCIÓN DE LA ONDA ACÚSTICA EN EL MAR.
En un medio marino real existen animales marinos, peces, producto de actividades biológicas, partículas duras en suspensión, burbujas de aire, iones de Cl-, Mg2+,Na+,,SO-24, aparte de la influencia de T° C, SÆ, y P, todo lo anterior origina un desgaste de la onda sonora a medida de que se propaga. Es la absorción y la dispersión los causantes del debilitamiento y posterior extinción de la onda acústica; expresado por el coeficiente de absorción β.
β=w2/2dC3 [(4/3μ1+μ2)+ám(1/Cv-1/Cp) (8)
En donde: W=Ck y k - una constante acústica; d - densidad del agua marina; C - velocidad del sonido; μ1 - coeficiente de dislocación (originado por el cambio de las características del agua de una capa a otra); μ2- coeficiente de viscosidad (originado por la comprensión y la dilatación del agua ante la presencia de una onda acústica); ám- coeficiente de termoconductividad del agua; Cv - capacidad calórica a volumen constante; PC - capacidad calórica a presión constante.
Es importante anotar que μ1 disminuye con el aumento de la presión hidrostótica (P), en tanto que μ2 permanece constante. Cuando la temperatura aumenta tanto μ1 como μ2 disminuyen, pero casi siempre μ2 supera a μ1 en 3 - 5 veces.
Otra importante causa de absorción del sonido en el mar es la existencia de burbujas, las cuales restan energía a la onda cuando empiezan a oscilar con el paso de la onda