海洋中易于聲傳播的水層。由于海水中溫度、鹽度的分布不均，再加上壓力作用，造成聲速分布不均而形成。人們以此建立海洋水聲系統(tǒng)，進(jìn)行水下通信，接收遇險(xiǎn)船舶求救信號(hào)，記錄海底地震和火山爆發(fā)的時(shí)間和地點(diǎn)，軍事上用以建立海上警戒、反潛、防潛作戰(zhàn)系統(tǒng)等。
原理
海水由于受太陽輻射加熱和風(fēng)力攪拌等的影響，其溫度的垂直分布一般呈分層結(jié)構(gòu)，加上壓力的影響，使海洋中的聲速呈垂直分布。從聲速最低的地方發(fā)射的聲波，由于上下層的聲速不同而發(fā)生折射，反映聲波傳播途徑的聲線，總是彎向聲速最低的地方。大部分聲波在海水中經(jīng)過這樣的往復(fù)彎曲折射，而不與海面和海底接觸，故能量損失很小，這種現(xiàn)象稱為聲道現(xiàn)象，聲速最低的地方稱為聲道軸。
低頻聲波在聲道中能傳播到很遠(yuǎn)的地方，例如千克TNT炸藥的爆炸聲，能在聲道中傳播一萬公里以上，故可以利用聲道的這種特性，傳送失事的飛機(jī)和船只的呼救信號(hào)，監(jiān)測(cè)水下的地震、火山爆發(fā)和海嘯等。
風(fēng)浪的攪拌，使表層海水形成等溫層。其中的靜壓力，使聲速隨深度的增加而略有增加。等溫層內(nèi)自聲源出發(fā)的聲線總是彎曲向上，經(jīng)海面反射而向前傳播，也可以傳播到較遠(yuǎn)的地方，稱為表面聲道。
發(fā)現(xiàn)過程
第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)和蘇聯(lián)的科學(xué)家分別發(fā)現(xiàn)，在大洋深處有一些深海聲道可以讓聲波傳得很遠(yuǎn)。在深海聲道中，聲音可以傳播到數(shù)千公里之外而沒有減弱的跡象。后來的科學(xué)家還為此做過一次實(shí)驗(yàn)，他們?cè)诎闹弈喜亢Ｖ型断?a href="/hebeideji/8158498727954460210.html">深水炸彈，爆炸產(chǎn)生的聲波順著深海聲道繞過了好望角，又折向赤道，橫穿大西洋，經(jīng)過3小時(shí)43分鐘后，竟然被北美洲百慕大群島的測(cè)聽站收聽到了。計(jì)算起來，這顆炸彈爆炸后的聲波一共“走”了19200公里，在海洋中環(huán)繞地球達(dá)半圈！
經(jīng)過理論分析，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這是因?yàn)榇笞匀辉诖笱笊钐幵斐闪藢?duì)聲波傳播非常有利的深海聲道。海水下的聲速基本上由溫度和海水壓力控制：溫度愈低，聲速也愈慢；而海水壓力愈大，則聲速愈快。大洋中的水溫從總的來說是太陽照射造成的，因此溫度總是隨深度增加而降低，但到一定深度后溫度就不再改變，形成深海等溫層。而海水壓力卻只與深度有關(guān)，深度愈大，海水壓力就愈大。因此，如果從海面向下觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，聲速先是隨深度增加、溫度降低而變慢，當(dāng)下降到一個(gè)最低值時(shí)，海水溫度不再改變，這時(shí)，聲速就會(huì)隨海水壓力增大而變快。
這樣，聲波傳播的速度在整個(gè)海洋中變成了上下兩層，在上面的一層中，水層越深，聲速越慢；在下面的一層中，水層越深，聲速則越快。在這兩層交界的地方，就形成了一個(gè)特殊的聲道軸，由于聲波在傳播中總是向聲速慢的界面彎曲，因此聲道軸上方和下方的聲音都會(huì)折回聲道軸。在上面的一層中，水層越深，聲速越慢；在下面的一層中，水層越深，聲速則越快。這樣，聲能被限制在聲道上下一定的深度范圍內(nèi)傳播，不接觸海面和海底，這就像在聲道軸上下各放一塊反射聲音特別好的大平板一樣，聲音總是在這兩塊平板之間來回反射，能量不受損失，可以傳到很遠(yuǎn)的地方。這就是“深海聲道”。
深海聲道經(jīng)常受到復(fù)雜海況的影響，海洋深度的變化、海底山脈的阻擋都是障礙。一般說來，如果海的深度變淺，對(duì)聲道會(huì)有明顯的影響，但如果不淺到聲道的下界，影響就不大，如果越過了下界，聲道中的部分聲波能量就會(huì)受損。海底愈淺，聲能受損就愈嚴(yán)重。如果海底穿過整個(gè)聲道，那么聲道效應(yīng)就沒有了，聲道就消失了。
參考資料 >