Центральный Дом Знаний - Атмосферная акустика

Информационный центр "Центральный Дом Знаний"

Заказать учебную работу! Жми!



ЖМИ: ТУТ ТЫСЯЧИ КУРСОВЫХ РАБОТ ДЛЯ ТЕБЯ

      cendomzn@yandex.ru  

Наш опрос

Как Вы планируете отдохнуть летом?
Всего ответов: 903

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Форма входа

Логин:
Пароль:

Атмосферная акустика

Атмосферная акустика, раздел акустики, в котором изучаются распространение и генерация звука в реальной атмосфере и исследуется атмосфера акустическими методами. А. а. как метод исследования является также разделом физики атмосферы. Изучение распространения звука в атмосфере началось с зарождения акустики. В конце 17 —18 вв. У. Дарем (Англия) изучал зависимость скорости звука от скорости ветра, Бьянкони (Италия) и Ш. М. Кондамин (Франция) изучали влияние температуры на скорость звука. Большой вклад в исследования распространения звука в неоднородной движущейся среде внесли советские учёные Н. Н. Андреев и И. Г. Русаков (1934), Д. И. Блохинцев (1947).

Распространение звука в свободной атмосфере имеет ряд особенностей. Звуковые волны благодаря теплопроводности и вязкости воздуха поглощаются тем сильнее, чем выше частота звука и чем меньше плотность атмосферы. Поэтому резкие вблизи звуки выстрелов или взрывов на больших расстояниях становятся глухими. Неслышимые же звуки очень низких частот (т. н. инфразвуковых) с периодами от нескольких сек до нескольких мин затухают мало и могут распространяться на тысячи км и даже огибать несколько раз земной шар. Это даёт возможность, например, обнаруживать ядерные взрывы, являющиеся мощным источником таких волн.

Важные задачи А. а. связаны с явлениями, возникающими при распространении звука в атмосфере, которая представляет собой с точки зрения акустики движущуюся неоднородную среду. Температура и плотность атмосферы уменьшаются с увеличением высоты; на больших высотах температура снова возрастает. На эти регулярные неоднородности накладываются зависящие от метеорологических условий изменения значений температуры и ветра, а также их случайные турбулентные пульсации различных масштабов. Т. к. скорость ветра определяется температурой воздуха и звук «сносится» ветром, то все перечисленные неоднородности сильно влияют на распространение звука. Возникает искривление звукового луча — рефракция звука, в результате чего наклонный звуковой луч может вернуться к земной поверхности, образуя акустические зоны слышимости и зоны молчания, происходит рассеяние и ослабление звука на турбулентных неоднородностях, сильное поглощение звука на больших высотах и т. д.

Сложную обратную задачу приходится решать при акустическом зондировании атмосферы. Распределение температуры и ветра на больших высотах определяют по измерениям времени и направления прихода звуковых волн от наземных взрывов или взрывов бомб, сбрасываемых с ракеты. При исследовании турбулентности определяют температуру и скорость ветра, измеряя время распространения звука на небольших расстояниях; для получения необходимой точности пользуются ультразвуковыми частотами.

Большое значение получила проблема распространения промышленных шумов, в особенности ударных волн, возникающих при движении сверхзвуковых реактивных самолётов. Если атмосферные условия благоприятствуют фокусировке этих волн, то у земной поверхности давления могут достичь значений, опасных для сооружений и здоровья людей.

В атмосфере наблюдаются различные звуки естественного происхождения. Длительные раскаты грома происходят вследствие большой длины грозового разряда, а также потому, что из-за рефракции звуковая волна распространяется по различным путям и приходит с различными запаздываниями. Некоторые геофизические явления — полярные сияния, магнитные бури, мощные землетрясения, ураганы, морские волнения — являются источниками звуковых и особенно инфразвуковых волн. Их исследование важно не только для геофизики, но, например, для заблаговременного штормового оповещения. Разнообразные слышимые шумы вызываются или срывом вихрей с различных препятствий (свист ветра) или колебаниями каких-либо предметов в потоке воздуха (гудение проводов, шелест листьев и т. п.).

Лит.: Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах, 3 изд., М., 1960; Блохинцев Д. И., Акустика однородной движущейся среды, М.—Л., 1946.


АТМОСФЕРНАЯ АКУСТИКА — область акусти­ки, изучающая распространение звука в свободной атмосфере. Практический интерес к А. а. обуслов­лен нуждами звуковой сигнализации, звукомаски­ровки и звуковой разведки в военных условиях. Возможно, что при дальнейшей разработке А. а. может оказаться полезной для предсказания по­годы.

В настоящее время А. а. разрабатывает в основ­ном следующие проблемы: распространение зву­ковых волн в атмосфере, являющейся неоднородной и при этом движущейся средсй; поглощение и рассея­ние звука; влияние земной поверхности и её покровов на распространение звука; флюктуации хода и по­глощения звуковых волн; возникновение собствен­ных звуков атмосферы.

Теоретически вопрос о распространении звуковых волн в неоднородной движущейся среде полнее всего изучался в СССР(Н. Н. Андреевым и И.Г. Русаковым в 1934, Д. И. Блохинцевым в 1944—47), так же как и особенности распространения звука, вызывае­мые турбулентностью и флюктуациями атмо­сферы. Ранее всего экспериментально изучались ус­ловия распространения звука по ветру и против ветра. Причиной меньшей дальности распростране­ния звука против ветра по сравнению с таковой по ветру является искривление звукового луча вследствие возрастания скорости ветра с высотой. Луч, идущий по ветру, загибается книзу, прижимаясь к земной поверхности; луч, идущий против ветра, загибается кверху, образуя звуковую тень. Основ­ной крупной неоднородностью атмосферы, на кото­рую налагаются мелкие неоднородности, является падение температуры с высотой, что вызывает умень­шение с высотой скорости звука; это приводит к ис­кривлению звуковых лучей в сторону слоя с мень­шей скоростью звука, т. е. с меньшей температурой. До высот 35 км температура убывает, что вызывает искривление звуковых лучей кверху; приблизитель­но от 35 до 60 км наблюдается повышение тем­пературы. Луч звука, попадающий под не слишком большими углами в этот слой, загибается книзу и может возвратиться на поверхность земли. Такие возвраты, одиночные и двойные, неоднократно на­блюдались при изучении распространения мощных звуковых волн, возникающих при взрывах. В обла­стях, где звуковые лучине проходят, лежат т.н. зо­ны молчания (концентрические с точкой взры­ва). Например при взрыве артиллерийского склада близ Москвы в 1920 звук взрыва был слышен на расстояниях до 50 км\ далее следовала зона мол­чания, простиравшаяся до 160 км, за которой звук был снова, но слабее, слышен в кольце радиусом 160—170 км.

С мелкими неоднородностями размера 1 —>10 м, вызываемыми турбулентностью атмосферы, связа­ны рассеяние звука п неустойчивость хода зву­кового луча. Кроме того, происходит ослабление звука (уменьшающее дальность слышимости), вы­зываемое не только рассеянием, но и прямым по­глощением звуковой энергии. Это поглощение зави­сит от длины звуковой волны; высокие звуки погло­щаются сильнее низких. Поэтому, напр., звук выст­рела и взрыва с расстоянием теряет более высокие слагающие, вследствие чего он теряет резкий харак­тер и становится глухим. Такое поглощение обуслов­лено несколькими причинами: в слышимых частотах оно вызывается вязкостью воздуха, причём особенно благоприятные условия наблюдаются, если в воз­духе имеются капли тумана диаметром порядка 2'10"1см. В более высоких (3—10 килогерц) частотах к вязкому поглощению присоединяется еще новый вид поглощения за счёт перехода звуковых колебаний в колебания внутримолекулярные.

Однако вязкое и внутримолекулярное поглоще­ние невелико, и практически наблюдаемое поглоще­ние в свободной атмосфере обусловливается главным образом рассеянием звука на неоднородностях. Если же атмосфера однородна (неоднородности весьма ма­лы по сравнению с длиной волны, например капель­ки тумана, не играющие роли), то звукопоглоще­ние мало; такие условия наблюдаются в безвет­ренные туманные погоды и в густых лесах, напри­мер в джунглях.

Собственные шумы и звуки атмосфёры разнообраз­ны. В первую очередь следует отметить такое явле­ние А. а., как гром. Он порождается молнией, рез­ко нагревающей воздух на своём пути. Нагревание создаёт большое и резкое повышение давления, ко­торое воспринимается как первый удар грома. Затем слышатся раскаты грома, обусловленные от­ражением звука от тепловых неоднородностей атмосферы, весьма значительных во время грозы. Непосредственное наблюдение и объективные за­писи грома подтверждают такое объяснение. При­близительно такое же объяснение получили и раскаты грома, вызываемые летящими метеоритами и снаряда­ми; здесь первоначальный резкий звук вызывается так называемой баллистической волной, порож­даемой всяким телом, летящим со скоростью, пре­вышающей скорость звука; при дроблении метео­рита в воздухе в результате чрезвычайно быстрого и неравномерного его нагревания возникает мощ­ный звук с раскатами.

При распространении звуков большой мощности создаётся резкая волна уплотнения воздуха, распро­страняющаяся концентрически в виде тонкого слоя. В ряде случаев (напр. при взрывах атомной бомбы) получены фотографии волны; скорость её значительно превышает скорость обычных звуков (330—340 м\сек.); по мере удаления от источника звука скорость её приближается к обычной скорости звука. Шумы бурь и сильных ветров обусловлены звукообразо­ванием на различных предметах поверхности зе­мли, связанным главным образом с вихреобразованием (например трепетанием и соударениями листьев и т. п.). Особый вид звукообразования на поверхности волнующегося моря («голос моря») обнаружил В. В. Шулейкин: ветер даёт завих­рения у гребней волн, вследствие чего образуют­ся довольно мощные, но весьма низкие шумы, не воспринимаемые ухом. Происхождение шумов водопада, связанное с ударом водных масс, в деталях остаётся еще не разъяснённым. Журча­ние ручейка обычно вызывается колебанием воз­душных полостей, образующихся на камешках; эти колебания имеют но большей части хорошо наблюдаемую звуковую частоту. Вой ветра в трубе есть колебание резонатора, которым является воз­душная полость трубы; это колебание возбуждает­ся впхреотделением при обтекании отверстия трубы ветром. Такого же происхождения и звон телеграф­ных проводов.

Лес, в особенности густой (джунгли), представ­ляет с точки зрения А. а. среду с некоторыми особен­ностями. Отдалённая стена леса представляет как бы сплошную отражающую звук стену (эхо); ко­роткий звук, произведённый внутри леса, сопро­вождается реверберацией вследствие дифракционных отражений от отдельных деревьев. Наличие этих отражений является, кроме того, помехой в оп­ределении направления на звук; дальность слыши­мости в густом лесу заметно меньше, чем в открытом пространстве (при наличии одинаковых атмосфер­ных условий, напр. при полном отсутствии ветра и равномерности температуры).

Лит.: ГамбурцевГ. А. [и др. I, Сейсмометрия, М.— Л-, 1934 (Прикладная геофизика, вып. 2); Б л о х и н- ц е в Д. И., Акустика неоднородной движущейся среды, М.—л., 1946; Шулейкин В. В., Физика моря, 2 изд., М.—Л., 1941; Дуккерт П., Распространение волн взрывов в атмосфере, пер. с нем., М.—Л., 1934.

Loading

Календарь

«  Июнь 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Архив записей

Друзья сайта

  • Заказать курсовую работу!
  • Выполнение любых чертежей
  • Новый фриланс 24