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海洋声、光学及海洋遥感 海洋声学 概念： 海洋声学（marine acoustics）是研究声波在海洋中传播的规律和利用声波探测海洋的科学。它是海洋学和声学的边缘学科。 海洋声学 研究内容： 　海洋声学的基本内容包括三方面： 　　①声在海洋中的传播规律和海洋条件对声传播的影响，主要包括不同水文条件和底质条件下的声波传播规律，海底对声波传播的影响，海水对声的吸收，声波的起伏，散射和海洋噪声等问题。 　　②利用声波探测海洋。 　　③海洋声学技术和仪器。 海洋声学 理论初步： 简介：海水由于受太阳辐射加热和风力搅拌等的影响，其温度的垂直分布一般呈分层结构，加上压力的影响，使海洋中的声速呈垂直分布。 从声速最低的地方发射的声波，由于上下层的声速不同而发生折射，反映声波传播途径的声线，总是弯向声速最低的地方。 大部分声波在海水中经过这样的往复弯曲折射，而不与海面和海底接触，故能量损失很小，这种现象称为声道现象，声速最低的地方称为声道轴。 海洋声学 传播远： 低频声波在声道中能传播到很远的地方，例如一千克TNT炸药的爆炸声，能在声道中传播一万公里以上。 故可以利用声道的这种特性，传送失事的飞机和船只的呼救信号，监测水下的地震、火山爆发和海啸等。 海洋声学 表面声道： 风浪的搅拌，使表层海水形成等温层。其中的静压力，使声速随深度的增加而略有增加。等温层内自声源出发的声线总是弯曲向上，经海面反射而向前传播，也可以传播到较远的地方，称为表面声道。 在无风浪搅拌的条件下，表层海水经日光照晒，往往出现上层的温度和声速都比下层高的情况，使声速呈负梯度的垂直分布。在这种情况下，声波传播的曲线，总是弯曲向下，在声能达不到的地方产生声影区。另外，如果海比较浅，则声线会碰到海底。由于海底的反射损失大，声能衰减很大，因此不能传播得很远。 海洋声学 海底影响： 海底对声波传播的影响很大，所以声在浅海中的传播特征主要依赖于海底的反射本领。海底对声波的反射损失，与海底物质的密度、声速和声波的入射角有关。一般说来，海底的密度愈大，声速愈高，反射损失愈小；声波频率愈高，海底的反射损失愈大。 海洋声学 弛豫过程： 声波在海水中传播时，由于介质的热传导和粘滞性，使部分声能被吸收而转化为热能。在声波作用下，水分子的结构有从比较松散变得比较紧密的弛豫过程，使海水对声的吸收量增加。对频率更低的声波而言，其声能的衰减是由于湍流引起的声散射所造成的，海中的气泡、海洋生物和悬浮体，都会散射和反射声波。 海洋声学 趋光性： 散射或反射系数与物体的大小、介质和结构有关，不同的物体有不同的散射频率响应。海中存在由生物体构成的、能强烈散射声波的深海散射层，它们遍布各大洋，往往分成几层，其深度随昼夜和季节不同而变化，这反映了生物的趋光性。海底底质的不均匀和不平整，也会增加声波的散射。 海洋声学 强干扰： 声波受波动海面的反射，或者穿过温度呈微观不均匀的水团时，其信号强度和相位都会发生起伏。海洋内波对声的传播影响很大，会引起声波大幅度的缓慢起伏。由于海面波浪、涡流、海洋生物发声，水下火山爆发或地震，海水分子的热运动和航船来往等原因，使海洋中存在噪声，它是声呐的一种强干扰。 海洋声学 海洋水文： 利用海洋水文要素对声传播的影响，可以反推海洋的特性，这是海洋声学的重要课题。海水中的温度、盐度、压力和流速，都影响着海水中的声速。声波在海流中传播时，顺流则声速增加，逆流则反之。 利用这种现象，在两定点之间相对发出声信号，测量声波到达的时间差，就可以求得海水的流速。在若干点之间进行这种测量，可以监视海洋中的中尺度涡等现象，这是声学遥测的重要方法，称为海洋声学层析术。 海洋声学 运动情况： 水中的悬浮体，随着水流而运动，故应用声学技术观察这种散射体的运动，就可以了解海水的运动情况。 利用这种方法，还可以观察内波的规律，了解沉积物的搬运情况，也可以测量海水的流速。 此外，利用声波起伏规律来研究内波谱的方法，已很受重视；利用深海散射层的散射频率响应，可以进行深海生物的区系划分，其结果和一般的区系划分一致；利用鱼类对声波的散射和反射，可以探测鱼群和了解鱼类资源的分布。 海洋声学 由波浪产生的500～5000赫的噪声，与海面的风级和海况有关。 利用此频率的噪声，可以监测海面的风级和海况。利用海啸产生的水下噪声，可以预报海啸。 海洋生物发出的声音，与其种类和生活状态有关。监听这种声音的特征以区分生物的种类，可以掌握其生活规律，为研究渔业资源提供信息。 此外，有可能利用声信号控制海洋生物的活动，以满足人类的需要。 海洋声学 在海洋开发中，声技术是勘探海底唯一有效的手段，广泛应用的地震勘探仪便是声技术应用的一例。 海底的界面不平整，底质内部的颗粒大小不一，以及分层和水千方向的不均匀性，都影