بررسی پروفایل های قائم سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی در منقطه خلیج فارس

عنوان: بررسی پروفیل های قائم سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی در منطقه خلیج فارس

چکیده
یکی از ویژگی های مهم اقیانوس، قابلیت انتشار صوت می باشد. اقیانوس ها به دلیل داشتن قابلیت تراکم پذیری، امواج صوتی را در آب، به مراتب بهتر از هوا، منتشر
می کنند. شوند. این نوع امواج، با اتلاف بسیار کم، در مسافت های طولانی انتشار می یابند. بررسی این ویژگی در مناطق آبی، بالاخص در مناطق کم عمق آبی نظیر خلیج فارس، بسیار مورد توجه و حائز اهمیت است.
در این مقاله با استفاده از نتایج حاصل از اندازه گیری های دما و شوری که توسط گشت دریایی ROPME در اگوست سال 2001 برای منطقه خلیج فارس گردآوری شده، میدان سرعت محاسبه و نتایج به صورت نمودارهایی ارائه گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که سرعت صوت وابستگی شدید به دما دارد. همچنین از طریق رسم پروفیل های سرعت صوت، دو کانال صوتی سطحی در ایستگاه های 56 و 69 مشاهده گردیده است. با رسم نمودار چهار بعدی سرعت صوت، توسط نرم افزار شبکه ی عصبی، این نتیجه حاصل شده که در ایستگاه های نزدیک دهانه ی تنگه هرمز و نواحی شمالی با تشکیل لایه ی ترموکلاین، به شدت، از سرعت صوت کاسته شده و با حرکت به طرف نواحی مرکزی و جنوبی بخصوص جنوبی سرعت صوت افزایش می یابد.
کلمات کلیدی: سرعت صوت – کانال صوتی سطحی – دما – شوری

مقدمه:
ازآنجایی که سرعت صوت، جزء خواص مهم فیزیکی آب، محسوب می شود لذا بررسی آن طی سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان وپژوهشگران می باشد. دربسیاری از مناطق آبی دنیا، این کار از طرق مختلف انجام گرفته، که می توان، دریای بالتیک، سیاه و همچنین اقیانوس اطلس، که توسط دونفر به نام های M.J.Jacobsom, A.Widtfeldt درسال 1998 انجام گرفته را نام برد. تحقیق وپژوهش درباره ی سرعت انتشار صورت و همچنین تشکیل کانال صوتی در منطقه ی آبی خلیج فارس به دلیل اهمیتی که منطقه، از نظر نظامی، شیلات و مخابرات دریایی دارد. بسیار مورد توجه
می باشد و این که تا به حال، تحقیقی دراین زمینه، انجام نگرفته، بسیار حائز اهمیت است. به منظور بررسی وتحقیق این موضوع، از داده های مربوط به دما، شوری، سرعت صوت که توسط گشت دریایی ROPME در تابستان 2001 گردآوری شده، استفاده می شود. با رسم دیاگرام های دما، شوری و سرعت صوت توسط نرم افزار excel و همچنین نمودار چهاربعدی سرعت صوت، توسط نرم افزار شبکه عصبی برای تمام ایستگاه های منطقه، موضوع را مورد بحث وبررسی قرار می دهیم.

شکل (101) موقعیت ایستگاه های نمونه برداری شده منطقه خلیج فارس
با استفاده از داده های دما و شوری و به کارگیری فرمول ویلسون (Willson) ، سرعت صوت محاسبه شد. و میدان سرعت، تعیین می گردد.
101) بررسی انتشار سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی
مطابق پروفیل های رسم شده سرعت صوت و دما و شوری در هر ایستگاه، سرعت صوت به شدت تابع دماست. و به مقدار جزئی تابع تغییرات شوری می باشد. شکل (10101) پروفیل های دما، شوری و سرعت صوت، درایستگاه 2و 3 می باشد).

شکل (1.1.1) به ترتیب دیاگرام های سرعت صوت و دما و چگالی (شوری) برحسب عمق درایستگاه 2و 3 می باشد.
ایستگاه های نزدیک دهانه تنگه هرمز در اثر وزش بادهای شمال غربی و همچنین ورود آب شیرین و سرد، دما از سطح تا عمق به شدت کاهش می یابد کاهش دما، منجر به ایجاد لایه ی ترموکلاین موقتی به ضخامت بسیار کم خواهد شد وجود این لایه، منجر به کاهش سرعت انتشار صوت از سطح به عمق خواهد شد. همچنین در ایستگاههای واقع در نواحی شمالی خلیج نیز با چنین چیزی مواجه هستیم به دلیل وارد شدن آب رودخانه ها، شوری افزایش و دما از سطح تا عمق کاهش می یابد و باعث می شود که لایه ی ترموکلاین نسبتاً قوی نسبت به ایستگاه های دهانه تنگه هرمز، تشکیل شود. این لایه سرعت صوت را به شدت کاهش خواهد داد.

نمودار (1. 1. 1) نمودار چهاربعدی سرعت صوت

مطابق با دیاگرام های رسم شده، دو کانال صوتی سطحی در این نواحی مشاهده می شود. اولین کانال در ایستگاه 69 در نزدیکی دهانه تنگه هرمز، البته به ضخامت بسیار ناچیز تشکیل می شود کانال بعدی در ایستگاه 56 ایجاد می شود. در ایستگاه 69، به دلیل وجود لایه ی ترموکلدین موقتی، و در واقع کاهش دما از سطح تا عمق، کانال صوتی سطحی خواهیم داشت که محور آن از عمق 10 متر عبور خواهد کرد. و در ایستگاه 56، این محور در عمق 30 متری می باشد که کانال سطحی در آنجا به دلیل وجود لایه ی ترموکلاین تشکیل شود.
نمودار (10101) نمودار سرعت صوت را برحسب طول و عرض جغرافیایی و عمق، می باشد که از نظر کیفی، با رنگ های مختلف تغییرات سرعت صوت را در ایستگاه ها و عمق های مختلف مورد بحث و بررسی قرار می دهد. این نمودار نشان می دهد که در نواحی شمالی و دهانه ی تنگه هرمز، سرعت صوت کاهش می یابد اما به تدریج که به ایستگاه های مرکزی و جنوبی نزدیک می شویم و به تدریج سرعت صوت افزایش خواهد یافت بخصوص در ایستگاه های نواحی جنوبی، به دلیل داشتن عمق کم فقدان ورودی های آب رودخانه ها، و ثابت ماندن دما و شوری نسبت به عمق سرعت صوت نسبت به عمق تقریباً ثابت اما نسبت به نواحی شمالی، افزایش خواهد یافت.
نتایج:
1) براساس پروفیل های رسم شده، سرعت صوت در منطقه ی خلیج فارس، به شدت تابع دماست.
2) براساس نیم رخ های قائم رسم شده ی سرعت صوت، در نواحی شمالی و نزدیک دهانه ی تنگه ی هرمز، سرعت صوت با افزایش عمق کاهش خواهد یافت. اما در مناطق جنوبی، سرعت صوت تقریباً ثابت می باشد.
3) براساس پروفیل های رسم شده ی سرعت صوت و دما، دو کانال صوتی سطحی، در ایستگاه های 56 و 69 تشکیل می شود.
4) بنا به نمودار چهار بعدی سرعت صوت، سرعت انتشار صوت در ایستگاه های واقع در نزدیکی دهانه ی تنگه، هرمز و نواحی شمالی خلیج، در مقایسه ایستگاه های نواحی راس و جنوب بسیار کمتر می باشد.

بحث و نتیجه گیری:
از آن جایی که خلیج فارس، جزء مناطق کم عمق آبی است، کانال صوتی از نوع داخلی یا عمیق در آن تشکیل نمی شود وفقط کانال های صوتی از نوع سطحی، آن هم موقتی تشکیل می شود.با ورود آب سرد و شیرین دریای عمان و رودخانه های حاشیه ی خلیج، به حوزه ی آبی منطقه، دما کاهش می یابد و به علت کاهش دما، سرعت صوت نیز کاهش یافته و کانال صوتی سطحی تشکیل خواهد شد. با داشتن داده های دما و شوری در فصل زمستان می توان پیش بینی نمود که به دلیل کاهش آب های ورودی و ریزش باران و برف و قوی شدن بادها دما و به تبع آن سرعت صوت نرخ کاهشی را نشان نخواهد داد.
بنابراین در فصل زمستان، کانال صوتی تشکیل نخواهد شد. نتیجه این که، در طی سال، در منطقه ی خلیج فارس، به دلیل عمق بودن، کانال صوتی تشکیل نخواهد شد و اگر هم تشکیل شود در فصل زمستان و آن هم با ضخامت بسیار کم و به صورت موقتی خواهد بود.

منابع و مآخذ
1. محسنی آراسته، افشین، 1379. بررسی انتشار و تغییرات صورت در بندر دیر.
2. Brekhovskish L.M. & Yu.P.Lysanov-1991-Fundamentals of ocean Acoustics.
1-11, 93-109, 111-124, 226-232.
3. C.Etter Paul, 2003. Underwater acoustic modeling and simulation. Printed and bound in Great Britan by tg international LTd, Pad Stow, Corn wall. 1928, 30-32, 63-67, 80-94.
4. Clarence Smauel elay & Wiley Johnot Sons, 1923, Acoustical oceanography, 84-95.
5. Dzieciuch Matthew, A, Munk, Walter, and Rudicr, Daniel, 2004. Propagation of sound throught a spicy ocean, the sofar overture, Acoustical society of American {DOI: 10. 1121/1.1772397
6. Graw MC-1958 & Hill book company, Inc. New York Toronto London 1938. Introduction to the theory of sound trnsmission. 182-184, 153-160.
7. Studenichnik . N.V, 2001, Internsity and space-time characteristics of sound field in the under water sound channel of the black sea, Acostical physics, Vol. 49, No.. 2, 2003. pp. 207-276.
8. Mc Girr, R.W. 1980. Application of statistical distributions in acustic model evaluation. Nav. Ocean Syst. Ctr, Tech. Dos 387.
9. Munk. W.H. 1974. Sound channel in an exporentiality stratified ocean, with application to sofar. J. Acous. Soc. Aer. 55, 220-6.
10. Richard, S.D. 1998. The effect of temperature, pressure, and salinity on sound attenuation in turbid seawater. J. Acoust. Soc. Amer. 103, 205-110.
11. Unick, no bert. 1983. principles of under weters sound. 99-143, 147-182.
12. West wood, E.K. 1989 b. Ray methods for flat and sloping shallow-water wave guides. J. Acoust. Soc. Amer. 85, 1825-94.

فهرست مطالب
چکیده 1
مقدمه: 2
101) بررسی انتشار سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی 3
نتایج: 6
بحث و نتیجه گیری: 7
منابع و مآخذ 8

1