SOFAR kanali - SOFAR channel

Ovoz tezligi Gavayidan shimolda joylashgan chuqurlik funktsiyasi sifatida tinch okeani 2005 yildan olingan Jahon okean atlasi. SOFAR kanal o'qi taxminan. 750 m chuqurlik

The SOFAR kanali (qisqasi Ovozni aniqlash va uzatish kanali), yoki chuqur ovozli kanal (DSC),[1] okeandagi gorizontal suv qatlami bo'lib, uning chuqurligi tovush tezligi minimal darajada. SOFAR kanali a vazifasini bajaradi to'lqin qo'llanmasi tovush va past chastota uchun tovush to'lqinlari kanal ichida tarqalishidan oldin minglab mil yurishi mumkin. Masalan, dengiz floti charterli okean kuzatuv kemasi tomonidan ishlab chiqarilgan kodlangan signallarni qabul qilish Cory Chouest yopiq Xerd oroli, Hind okeanining janubida (Afrika, Avstraliya va Antarktida o'rtasida), gidrofonlar tomonidan barcha beshta asosiy okean havzalarining qismlarida va Shimoliy Atlantika va Shimoliy Tinch okeani.[2][3][4][eslatma 1]

Ushbu hodisa okeanni kuzatishda muhim omil hisoblanadi.[5][6][7] Chuqur ovozli kanal kashf etilgan va mustaqil ravishda tavsiflangan Maurice Ewing va J. Lamar Vorzel da Kolumbiya universiteti va Leonid Brexovskik da Lebedev fizika instituti 1940-yillarda.[8][9] 1944 yilda kontseptsiyani sinovdan o'tkazishda Eving va Vorsel gidrofonni osib qo'yishdi Saluda, tayinlangan yelkanli kema Suv osti tovush laboratoriyasi Ikkinchi kema bilan 900 nmi (1000 milya; 1700 km) mil uzoqlikda portlovchi zaryadlar o'rnatildi.[10][11]

Printsip

Akustik impulslar akustikada qolib ketganligi sababli okeandagi katta masofalarni bosib o'tishadi "to'lqin qo'llanmasi ". Bu shuni anglatadiki, akustik impulslar yuzaga yaqinlashganda ular tubga, okean tubiga yaqinlashganda esa ular yana yuzaga buriladi. Okean tovushni juda samarali o'tkazadi, ayniqsa past chastotalarda, ya'ni kamroq bir necha yuz Hz dan

Okeandagi tovush tezligini aniqlashda harorat dominant omil hisoblanadi. Yuqori haroratli joylarda (masalan, okean yuzasi yaqinida) tovush tezligi yuqori bo'ladi. Tovush tezligi pasayib, harorat chuqurlashganda harorat pasayadi, shunga qarab harorat barqarorlanib, bosim dominant omil bo'lguncha pasayadi. SOFAR kanalining o'qi bosim ostida hukmronlik qila boshlagan va tovush tezligi oshadigan chuqurlikda minimal tovush tezligi nuqtasida yotadi. Ushbu nuqta pastki qismida joylashgan termoklin va chuqur izotermik qatlamning yuqori qismi va shu bilan mavsumiy farqga ega. Boshqa akustik kanallar, ayniqsa yuqori qismida mavjud aralash qatlam, lekin nurlanish yo'llari sirt yoki pastki aks ettirish bilan energiyani yo'qotadi. SOFAR kanalida, ayniqsa, past chastotalar kanalga qaytariladi, shunda energiya yo'qotilishi kichik va ovoz minglab mil yuradi.[9][12][13] Tomonidan qabul qilingan Heard orolining texnik-iqtisodiy tekshiruvi ma'lumotlarini tahlil qilish Ko'tarilish oroli Raketa zarbalarini aniqlash tizimi manbadan 9,200 km (5,700 mil; 5000 nmi) oraliq diapazonda joylashgan gidrofonlar shovqin nisbati 19-30 dB gacha bo'lgan "hayratlanarli darajada yuqori" signalni topdilar, taxminan 1 soatlik harakat vaqtidan keyin fazaning barqarorligi va amplituda o'zgaruvchanligi. , 44 daqiqa 17 soniya.[3]

Ovoz kanalining o'qi va pastki qismini juda chuqurlikda ko'rsatadigan profil. Ovoz kanalining tarqalishiga pastki profil kirsa, cheklangan.

Kanal ichida tovush to'lqinlari SOFAR kanal o'qi bo'ylab tebranadigan yo'lni kuzatib boradi, shunda bitta signal keskin belgilangan uchida avjiga chiqqan bir nechta impulslar imzosi bilan bir necha bor kelish vaqtlariga ega bo'ladi.[10][2-eslatma] Yaqin eksenel kelish yo'lini ifodalovchi keskin aniqlangan uchi ba'zida SOFAR final deb nomlanadi va oldingi SOFAR simfoniyasi.[14][15] Ushbu effektlar sirt va kritik chuqurlik o'rtasida nurlanish yo'llari joylashgan katta tovush kanaliga bog'liq.[3-eslatma] Kritik chuqurlik - bu tovush tezligi o'qi ustidagi maksimal tezlikka tenglashadigan ovoz tezligining minimal o'qi ostidagi nuqta. Pastki kritik chuqurlikdan yuqori bo'lgan joyda, tovush yoki sirtni yoki pastki qismni kesib o'tuvchi har qanday nur yo'llari susayadi.[16][17][18][4-eslatma]

SOFAR kanal o'qi chuqurligi bo'lgan batimetriya profili, Xerd orolidan ko'tarilish oroliga.

Kanal o'qi ko'p jihatdan uning joylashuvi sirtga etib borishi va yuqori kengliklarda (taxminan 60 ° N dan yuqori yoki 60 ° S dan past) yo'qolishi bilan farq qiladi, lekin ovoz bilan sirt kanalida harakatlanadi. Dengiz Okean Tizimlari Markazining 1980 yilgi hisobotida katta doiradagi akustik yo'lni o'rganishda misollar keltirilgan Pert, Avstraliya va Bermuda yo'l bo'ylab sakkizta joyda ma'lumotlar bilan. Pertda ham, Bermudada ham ovoz kanali o'qi taxminan 1200 m chuqurlikda (3937 fut) sodir bo'ladi. Yo'l qaerga to'g'ri keladi Antarktida yaqinlashuvi 52º janubda chuqur ovozli kanal yo'q, lekin chuqurlikdagi 30 m (98 fut) sirt kanalida va 200 m (656 fut) da sayoz ovozli kanal mavjud. Yo'l shimolga burilib, 43º janubda va 16º sharqda joylashgan stantsiya profilni SOFAR turiga 800 m (2625 fut) ga qaytarishini ko'rsatdi.[19][20]

Ilovalar

Birinchi amaliy dastur davomida ishlab chiqila boshlandi Ikkinchi jahon urushi qachon Dengiz kuchlari a portlashini aniqlash qobiliyatini tajriba qilishni va amalga oshirishni boshladi SOFAR bomba tushgan uchuvchilar tomonidan tashvish signallari sifatida foydalanilgan. Manbaning noma'lum joyga ma'lum vaqtlarda kelish vaqtidagi farq manbaning umumiy joylashishini hisoblashga imkon berdi.[10] Kelish vaqtlari o'xshash giperbolik chiziqlarni hosil qiladi LORAN. Noma'lum nuqtada qirg'oqning ma'lum joylaridan vaqt signallarini teskari aniqlash, ushbu nuqtadagi holatni hisoblashga imkon berdi. Ushbu texnikaga orqaga SOFAR nomi berilgan: RAFOS. RAFOS 1962 yil nashrida aniqlangan Amerika amaliy navigatori giperbolik navigatsiya tizimlari orasida.[10][21][22]

Dastlabki dasturlar tez-tez SOFAR stantsiyalari deb nomlangan sobit qirg'oq stantsiyalariga asoslangan edi. Perm-Bermud tajribasida qatnashgan Bermud SOFAR stantsiyasi kabi bir nechta akustik tadqiqot muassasalariga aylandi.[19][20] Bermud stantsiyasining yozuvlari Vuds Hole okeanografiya instituti (JSST).[23] Yaqin o'tmishda SOFAR manbalari RAFOS dasturida maxsus maqsadlar uchun ishlatilgan. Bunday tizimlardan biri quyida joylashgan manbalarni o'chirib qo'ygan Hatteras burni, Bermudadan tashqarida va dengiz qirg'og'ida kuniga taxminan 5 km (3,1 milya; 2,7 nmi) aniqlikni ta'minlash uchun uchta aniq vaqt signallarini yuborish.[24]

Birinchi dastur tezda havo kemalari ekipajini topishdan boshqa sabablarga ko'ra dengiz flotiga katta qiziqish uyg'otdi. 1949 yilda harbiy-dengiz flotining qarori bilan 1950 yilgacha SOFAR kanalining passiv sonar potentsialini dengiz flotining dengiz osti urushiga (ASW) jalb qilish uchun foydalanishni tavsiya etuvchi tadqiqotlar olib keldi. Tavsiya tizimni tadqiq etish va rivojlantirishga yiliga 10 million dollar sarflanishini o'z ichiga olgan. 1951 yilga kelib sinov massivi kontseptsiyani isbotladi va 1952 yilga kelib Atlantika uchun qo'shimcha stantsiyalar buyurtma qilindi. SOFAR kanalining birinchi yirik ekspluatatsiyasi bu maxfiy dasturda okean kuzatuvi bo'lgan Ovozni kuzatish tizimi (SOSUS). Ushbu tizim 1991 yildan boshlab maxfiylashtirilmagan tizimning vazifasi va tabiati bilan dengiz ostidagi integratsiyalashgan kuzatuv tizimiga aylanish uchun mobil tizimlar tomonidan mobil tizimlar tomonidan kuchaytirilgunga qadar tasniflangan bo'lib qoldi.[7][25][5-eslatma]

Fuqarolarga cheklangan kirish huquqi berilgandan so'ng, SOSUS-dan foydalangan holda zilzilani kuzatish Tinch okean dengizining atrof-muhit laboratoriyasi (PMEL) ning Milliy okean va atmosfera boshqarmasi 1991 yilda quruqlikdagi sensorlarga qaraganda yaxshiroq mahalliylashtirishga ega bo'lgan dengizdagi zilzilalarning o'n baravar ko'pligi aniqlandi. SOSUS detektori to'rt balli zilzilalarni sezishi mumkin. Tizim dengiz sathining tarqalishi va magma hodisalarini aniqladi Xuan de Fuka tizmasi tadqiqot kemalari tekshiradigan vaqt ichida. Natijada, PMEL butun dunyo bo'ylab tarqatish uchun o'z gidrofonlarini ishlab chiqardi va SOFAR kanalida suzuvchi va ankraj tizimida to'xtatib turildi.[26]

Boshqa dasturlar

Tabiatda

Sirli past chastotali tovushlar, ga tegishli fin kitlari (Balaenoptera physalus), kanalda keng tarqalgan hodisa. Olimlarning fikriga ko'ra, fin kitlari ushbu kanalga sho'ng'ib, ko'p kilometr uzoqlikdagi boshqa fin kitlari bilan aloqa qilish uchun "qo'shiq aytishi" mumkin.[28]

Ommaviy madaniyat

Roman Qizil oktyabr uchun ov SOFAR kanalidan suvosti kemalarini aniqlashda foydalanishni tavsiflaydi.

Shunga o'xshash kanalning taxminiy mavjudligi yuqori atmosfera, Doktor Eving tomonidan nazariylashtirildi Mogul loyihasi, 1947 yildan 1948 yil oxirigacha amalga oshirildi.

Izohlar

  1. ^ Malumotning 1-rasm "Eshitgan orolning texnik-iqtisodiy sinovi" (Munk) qabul qiluvchi joylarga nurlanish yo'llarini ko'rsatadi. Jadval 1-da saytlar ro'yxati keltirilgan, ularning biri tortib olingan qatorli Kanadadagi tadqiqot kemasi Cape Cod.
  2. ^ "SOFAR kanalining tarixi" ma'lumotnomasida effekt yozuvi va sonogrammasi mavjud.
  3. ^ Shuningdek, atama a biologik okeanografiyani qo'llash.
  4. ^ Uilyams / Stiven / Smit ma'lumotnomasining uchinchi sahifasidagi 2-rasm muhim chuqurlik, SOFAR kanali, butun kanal va shu bilan bog'liq bo'lgan nur yo'llarini tushunishda yordam beradi.
  5. ^ Dengiz kuchlari (NAVFAC) deb nomlangan SOSUS qirg'oq inshootlarining ba'zilari eski SOFAR stantsiyalari atrofida joylashganligi tasodif emas. Masalan Bermud dengiz kuchlari va Dengiz kuchlari punkti Sur. Mahalliy akustika allaqachon tanilgan edi.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ DOD harbiy va qo'shma atamalar lug'atiga qo'shimcha (PDF). Dengiz kuchlari departamenti. 2006 yil avgust. NTRP 1-02.[doimiy o'lik havola ]
  2. ^ Munk, Valter X.; Spindel, Robert S.; Baggeroer, Artur; Birdsall, Teodor G. (1994 yil 20-may). "Eshitgan orolning texnik-iqtisodiy sinovi" (PDF). Amerika akustik jamiyati jurnali. Amerikaning akustik jamiyati. 96 (4): 2330–2342. Bibcode:1994 ASAJ ... 96.2330M. doi:10.1121/1.410105. Olingan 26 sentyabr 2020.
  3. ^ a b NOAA AOML (1993 yil fevral). Janubiy Atlantika okeanidagi Asensioni orolida, Eshitilgan orolning texnik-iqtisodiy sinovidan uzatishni qabul qilish (NOAA texnik memorandumi ERL AOML-73) (PDF) (Hisobot). Mayami, Florida: Milliy okean va atmosfera boshqarmasi, Atlantika okeanografik va meteorologik laboratoriyasi. Olingan 26 sentyabr 2020.
  4. ^ Harbiy Sealift qo'mondonligi (2008). "MSC 2008 ko'rib chiqilmoqda - okean kuzatuv kemalari". Harbiy Sealift qo'mondonligi. Olingan 28 sentyabr 2020.
  5. ^ a b Konus, Bryus E. (1976 yil 1-iyul). Amerika Qo'shma Shtatlari havo kuchlarining Sharqiy sinov doirasi - masofani o'lchash bo'yicha qo'llanma (PDF). Patrik harbiy havo kuchlari bazasi, Florida: Sharqiy sinovlar oralig'i, masofaviy ekspluatatsiya boshqarmasi. p. 1-1. Olingan 12 sentyabr 2020.
  6. ^ De Geer, Lars-Erik; Rayt, Kristofer (2019 yil 22 sentyabr). "Qo'ydan tovush to'lqinlariga qadar ma'lumotlar yadro sinovini tasdiqlaydi". Tashqi siyosat (FP). Vashington, DC: FP Group, Graham Holdings Company. Olingan 23 sentyabr 2020.CS1 tarmog'i: sana va yil (havola)
  7. ^ a b "Birlashgan dengiz osti kuzatuv tizimi (IUSS) tarixi 1950 - 2010". IUSS / CAESAR bitiruvchilari assotsiatsiyasi. Olingan 25 sentyabr 2020.
  8. ^ "Uilyam Mauris Ewing (1906-1974)" (PDF). Vashington, DC: Milliy Fanlar Akademiyasi. 1980: 136-137. Olingan 25 sentyabr 2020. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  9. ^ a b Kaharl, Viktoriya (1999 yil mart). "Okean sirlarini yangrash" (PDF). Vashington, DC: Milliy Fanlar Akademiyasi. Olingan 25 sentyabr 2020. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  10. ^ a b v d "SOFAR kanalining tarixi". Rod-Aylend universiteti va ichki kosmik markaz. 2020 yil. Olingan 26 sentyabr 2020.
  11. ^ Dengiz tarixi va meros qo'mondonligi. "Saluda". Amerika dengiz qiruvchi kemalarining lug'ati. Dengiz tarixi va meros qo'mondonligi. Olingan 26 sentyabr 2020.
  12. ^ Xelber, Robert; Barron, Charli N.; Karnes, Maykl R.; Zingarelli, R. A. Aralash qatlam qatlamiga nisbatan Sonik qatlam chuqurligini baholash (PDF) (Hisobot). Stennis kosmik markazi, MS: dengiz tadqiqot laboratoriyasi, Okeanografiya bo'limi. Olingan 26 sentyabr 2020.
  13. ^ Tompson, Skott R. (2009 yil dekabr). Chuqur Okean akustik tarmog'i uchun ovozni targ'ib qilish bo'yicha mulohazalar (PDF) (Magistrlik dissertatsiyasi). Monterey, Kaliforniya: Dengiz aspiranturasi maktabi. Olingan 26 sentyabr 2020.
  14. ^ Spindel, Robert C. (2004). "Tinch okeanining shimoliy qismida o'n besh yillik uzoq masofali tarqalish tajribalari". Amerika akustik jamiyati jurnali. 116 (4): 2608. Bibcode:2004ASAJ..116.2608S. doi:10.1121/1.4785400. Olingan 26 sentyabr 2020.
  15. ^ Dziech, Metyu; Munk, Uolter; Rudnik, Daniel L. (2004). "Ovozni achchiq okean orqali tarqatish, SOFAR uverturasi". Amerika akustik jamiyati jurnali. 116 (3): 1447–1462. Bibcode:2004ASAJ..116.1447D. doi:10.1121/1.1772397. Olingan 26 sentyabr 2020.
  16. ^ Uilyams, Klar M.; Stiven, Ralf A.; Smit, Debora K. (2006 yil 15-iyun). "Atlantida (30 ° N) va Keyn (23 ° 40′N) kesishgan joyda joylashgan gidroakustik hodisalar yoriqlarni O'rta Atlantika tizmasi bilan o'zgartiradi". Geokimyo, geofizika, geosistemalar. Amerika Geofizika Ittifoqi. 7 (6): 3–4. doi:10.1029 / 2005GC001127. Olingan 27 sentyabr 2020.
  17. ^ Fenner, Don F.; Kronin, Uilyam J., kichik (1978). Rulman ustuni mashqlari: tovush tezligi va atrof-muhitning boshqa o'zgaruvchanligi (PDF) (Hisobot). NSTL stantsiyasi, MS: Dengiz okeanini tadqiq qilish va rivojlantirish faoliyati (NORDA). p. 3. Olingan 26 sentyabr 2020.
  18. ^ Baggeroer, Artur B.; Scheer, Edvard K. (2010). Filippin dengizida okeanografik o'zgaruvchanlik va passiv va faol sonarlarning ishlashi (PDF) (Hisobot). Olingan 27 sentyabr 2020.
  19. ^ a b Dushaw, Brian D (2012 yil 10-aprel). 1960 yil Permdan Bermudgacha antipodal akustik tarqalish tajribasi: yarim asrlik okean isishi o'lchovi? (PDF) (Hisobot). Olingan 26 sentyabr 2020.
  20. ^ a b Nortrop, J .; Xartdegen, C. (1980 yil avgust). Pert, Avstraliya va Bermud orollari ostidagi tovushni ko'paytirish yo'llari: nazariya va tajriba (PDF) (Hisobot). San-Diego, Kaliforniya: dengiz dengiz tizimlari markazi. 3-6 betlar. Olingan 24 sentyabr 2020.CS1 tarmog'i: sana va yil (havola)
  21. ^ Tomas, Pol D. (1960). Sun'iy yo'ldoshlardan navigatsiya va okeanografik tadqiqotlar uchun foydalanish (Hisobot). Vashington, DC: AQSh qirg'oq va geodeziya tadqiqotlari. p. 7. Olingan 26 sentyabr 2020.
  22. ^ Amerika amaliy navigatori. Vashington, Kolumbiya okrugi: AQSh dengiz kuchlari gidrografik idorasi. 1962. p. 347.
  23. ^ "Bermuda SOFAR Station Drum Records". JSST ma'lumotlar kutubxonasi va arxivlari. Olingan 26 sentyabr 2020.
  24. ^ Tomas, Rossbi H. (1987). "RAFOS navigatsiya tizimi". Dengiz joylashishni aniqlash bo'yicha xalqaro simpozium. Dordrext: Springer: 311. doi:10.1007/978-94-009-3885-4_30. ISBN  978-94-010-8226-6.
  25. ^ Smit, Debora H. (2004 yil 3-avgust). "Okeandagi quloqlar". Okean. Vuds Hole okeanografiya instituti. Olingan 26 sentyabr 2020.
  26. ^ Dziak, Bob (2008 yil avgust). PMEL / Vents Ocean Acoustics (PDF) (Hisobot). Tinch okean dengizining atrof-muhit laboratoriyasi. Olingan 26 sentyabr 2020.
  27. ^ Lourens, Martin V. (2004 yil noyabr). "CTBT uchun global okeanning akustik monitoringi" (PDF). Olingan 25 sentyabr 2020. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  28. ^ Balin kitlarida uzoq masofali akustik signalizatsiya vositalariga yo'naltirish, R. Payne, D. Webb, Annals NY Acad-da. Ilmiy., 188: 110–41 (1971)

Tashqi havolalar