АТМОСФЕРНАЯ АКУСТИКА
раздел
акустики, в к-ром изучаются распространение и генерация звука в реальной
атмосфере и исследуется атмосфера акустич. 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, Бьян-кони
(Италия) и Ш. М. Кондамин (Франция) изучали влияние темп-ры 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. ицфраэвуковых) с периодами от неск. сек до неск. мии затухают
мало и могут распространяться на тысячи км и даже огибать неск. раз земной
шар. Это даёт возможность, напр., обнаруживать ядерные взрывы, являющиеся
мощным источником таких воли.
Важные задачи А. а. связаны
с явлениями, возникающими при распространении звука в атмосфере, к-рая
представляет собой с точки зрения акустики движущуюся неоднородную среду.
Темп-pa и плотность атмосферы уменьшаются с увеличением высоты; на больших
высотах темп-pa снова возрастает. На эти регулярные неоднородности накладываются
зависящие от метеорологич. условий изменения значений темп-ры и ветра,
а также их случайные турбулентные пульсации различных масштабов. Т. к.
скорость ветра определяется темп-рой 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 акустич.
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 акустич. зондировании атмосферы. Распределение температуры и
ветра на больших высотах определяют по измерениям времени и направления
прихода звуковых воли от наземных взрывов или взрывов бомб, сбрасываемых
с ракеты. При исследовании турбулентности определяют темп-ру и скорость
ветра, измеряя время распространения звука на небольших расстояниях; для
получения необходимой точности пользуются ультразвуковыми частотами.
Большое значение получила
проблема распространения промышл. шумов, в особенности ударных волн, возникающих
при движении сверхзвуковых реактивных самолётов. Если атм. условия благоприятствуют
фокусировке этих волн, то у земной поверхности давления могут достичь значений,
опасных для сооружений и здоровья людей.
В атмосфере наблюдаются различные
звуки естеств. 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.
Нек-рые геофизич. 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, напр., для заблаговременного
штормового оповещения. Разнообразные слышимые шумы вызываются или срывом
вихрей с различных препятствий (свист ветра) или колебаниями к.-л. 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.
В. М. Бовшеверов.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я