¿Por qué aprender de los delfines?
El delfín es un simpático mamífero marino. Está muy dispuesto a interactuar con la gente. No dañará a la gente en el mar. En cambio, ayuda a la gente a ahuyentar a los tiburones devoradores de hombres. No es de extrañar que algunas personas consideren a los delfines como bolas de masa de Zhenhai. A los delfines les gusta saltar en grupos cerca de la superficie del mar. Cuando ven pasar un barco, nadan para competir con él y tienen que pasarlo. Los delfines son las estrellas del zoológico marino y pueden realizar muchas acrobacias. Los delfines son los animales más inteligentes después de los humanos. Sus cerebros son similares a los de los humanos y mucho más grandes que los de los orangutanes. Hay muchos lugares donde la gente puede aprender de los delfines. El golpe de mariposa imita la forma en que un delfín salta fuera del agua. Vale la pena emular la capacidad de los delfines para detectar objetos, encontrar comida, navegar y comunicarse entre sí a través del sonido en el agua de mar. Tomando a los delfines como maestros, la gente desarrolló el sonar, un instrumento que utiliza ondas sonoras submarinas para detectar objetivos submarinos.
Sónar suspendido del helicóptero SH-60F.
Resulta que las ondas sonoras tienen una propiedad muy valiosa. Se descompone lentamente en el agua de mar y puede viajar grandes distancias. Sabemos que las ondas electromagnéticas y las ondas de luz son los principales medios de transmisión de información en la atmósfera y en el vacío, pero el agua de mar absorbe demasiado y se consume antes de propagarse decenas de metros. Sin embargo, el agua de mar es muy tolerante a las ondas sonoras y no las absorbe tan mal. En condiciones normales, donde la temperatura del agua de mar es uniforme, las ondas sonoras con una frecuencia de decenas de kilohercios pueden propagarse desde varias millas náuticas hasta decenas de millas náuticas (1 milla náutica = 1,83 kilómetros), e incluso más si se utilizan ondas sonoras de menor frecuencia. La velocidad media del sonido en el aire es de 330 metros/segundo, y la velocidad del sonido en el agua del mar es aún mayor, alcanzando los 1.500 metros/segundo. Esto es sólo un promedio. Si aumentan la temperatura, la salinidad y la profundidad del agua de mar, la velocidad del sonido también aumentará. Entre estos tres factores, la velocidad del sonido es el más sensible a los cambios en la temperatura del agua de mar, mientras que los cambios en la salinidad del agua de mar no son significativos. El cambio de temperatura desde la superficie hasta el fondo del océano es muy importante para la acústica, ya que determina la distancia que viajan las ondas sonoras. Debido a la importancia de la temperatura, la salinidad y la profundidad, se desarrolló especialmente un instrumento para medirlas de forma precisa y automática, denominado CTD. En las profundidades del mar donde hay termoclina, la termoclina también es la capa con la velocidad del sonido más baja. Debido a la diferencia en la velocidad del sonido, se forma un canal de sonido cerca de la termoclina. Si se emite una onda sonora en el tracto vocal, viajará a lo largo del tracto vocal sin dispersarse. Las señales de baja frecuencia pueden viajar miles de kilómetros en el canal de sonido. Utilizando esta característica, las ondas sonoras pueden transmitir información a miles de kilómetros de distancia a través del canal de sonido. Los oceanógrafos aprovechan este asombroso fenómeno colocando sensores a miles de kilómetros de profundidad en el océano para escuchar los sonidos provenientes de la fuente. Así como los rayos X ven a través de las capas del cuerpo humano, también pueden ver a través de los cambios de temperatura y las corrientes en el océano.
El sonar tiene muchos usos. Se utilizó por primera vez en el ejército para detectar submarinos y la profundidad del agua, y para guiar a los submarinos a navegar bajo el agua. Uno de los usos principales del sonar hoy en día es para la Marina.
Existen dos tipos de sonda: sonda activa y sonda pasiva. El sonar activo emite ondas sonoras desde el transductor, encuentra, dispersa o refleja el objetivo en el mar, y el eco del objetivo regresa al transductor para su recepción. El objetivo puede estar concentrado o disperso, y la distancia se puede obtener multiplicando el tiempo que tarda la onda sonora en viajar desde la fuente hasta el objetivo multiplicado por la velocidad del sonido. El sonar pasivo en sí no emite ondas sonoras, pero utiliza un transductor receptor para monitorear las ondas sonoras emitidas por objetivos que pueden emitir sonidos en el mar y determinar la dirección y distancia del objetivo. El principio es muy simple, pero todavía quedan muchos problemas que resolver para lograr buenos resultados. Para lograr un determinado indicador, la señal acústica emitida debe ser lo suficientemente fuerte. Generalmente, se emiten pulsos acústicos cortos y la señal acústica puede ser bastante compleja si se utiliza un sensor. Para mejorar el rendimiento, se deben disponer muchos transductores en una matriz. Los transductores cerámicos piezoeléctricos no pueden producir sonidos de baja frecuencia muy fuertes, por lo que se deben utilizar explosivos, pistolas de aire comprimido y otras fuentes explosivas para generar las ondas sonoras necesarias.
Punto de portaaviones
Los barcos que navegan en el mar deben conocer en todo momento la profundidad del agua bajo el casco, por lo que todo barco debe estar equipado con una ecosonda. El transductor del instrumento, montado en el casco inferior de un barco o remolcado detrás de él, emite breves pulsos de sonido que llegan al fondo marino y se reflejan desde la interfaz del fondo marino. Una vez recibido el eco, se realizan cálculos mediante circuitos electrónicos y los resultados se muestran en un registro de imágenes que parece tan vívido como el perfil del fondo real. Por supuesto, también se puede convertir en números para leerlos o grabarlos en una computadora. La sonda es un instrumento de navegación imprescindible para los barcos. Para cartografiar los océanos y estudiar la topografía del fondo marino en grandes áreas, no basta con medir la profundidad de una línea directamente debajo del barco durante la navegación.
Con una sonda multihaz se pueden emitir decenas de impulsos sonoros a un sector al mismo tiempo. Estos pueden llegar al fondo marino en diferentes ángulos, de modo que se puede medir la profundidad del agua en decenas de puntos perpendiculares a la ruta de navegación del barco. simultáneamente, para que el barco pueda Es mucho más eficiente escanear uno por ruta de navegación. Al diseñar su próxima ruta, haga que el siguiente barrido se superponga ligeramente al anterior para obtener una vista panorámica de todo el fondo del océano. El transductor del instrumento geomorfológico también está remolcado detrás del barco y puede registrar la accidentada topografía del fondo marino a ambos lados de la ruta emitiendo amplios haces de pulsos de sonido inclinados hacia la izquierda y hacia la derecha respectivamente. A veces hay una capa de limo en la superficie del fondo marino, que no obstaculiza el paso de los barcos, pero el fondo duro debajo del limo es un obstáculo para la navegación. Esto requiere el uso de sondas de profundidad de alta y baja frecuencia. Las frecuencias bajas pueden penetrar el lodo y reflejarse en el duro fondo marino, mientras que las frecuencias más altas no pueden penetrar el lodo y reflejarse en la interfaz entre la capa de lodo y el agua, por lo que la profundidad de las dos capas del fondo marino se puede medir simultáneamente. La selección de múltiples frecuencias de ondas sonoras para detectar el fondo marino también puede identificar la presencia y la cantidad de nódulos de manganeso. Se emiten en el agua de mar pulsos de sonido de menor frecuencia y mayor poder de penetración que los utilizados por las sondas de profundidad, y parte de la energía del sonido penetra en los sedimentos del fondo marino y se refleja en la interfaz entre el fondo marino y diversas estructuras geológicas. se registró como un mapa estructural de los estratos debajo del fondo marino. Este diagrama estructural es muy similar a una pintura de paisaje. Las personas experimentadas pueden ver los estratos del fondo marino, pero a la gente corriente les resulta difícil interpretarlos. Usar computadoras para recopilar la experiencia de interpretación de expertos y almacenarla en la computadora como un diccionario para juzgar los resultados de los estudios marinos también puede ayudarnos a comprender la estructura estratigráfica debajo del fondo marino.
Sonda suspendida AQS-13
Coloca una baliza acústica sobre un objetivo situado en el fondo marino La baliza emitirá automáticamente un pulso acústico a intervalos regulares a través de los cuales la señal podrá detectar el objetivo. . Si tres balizas acústicas en el fondo del mar emiten impulsos acústicos y se reciben en un barco, las distancias entre el receptor y las tres balizas acústicas son diferentes, y el tiempo que se tarda en recibir las señales de las tres balizas acústicas también es diferente. En base a esta diferencia, se pueden calcular las posiciones de los tres objetivos con respecto al barco. Por otro lado, sólo hay un objetivo en el fondo del mar y la posición relativa se puede calcular colocando un receptor en cada una de las tres ubicaciones del barco.
El sonar también puede ver imágenes de objetos submarinos y objetivos submarinos como la televisión, y puede transmitir información como mensajes telefónicos, televisivos y telegráficos. Las señales acústicas también pueden controlar y maniobrar equipos, herramientas y sumergibles submarinos.
Aunque se han desarrollado muchos tipos de sonar, ninguno supera a los delfines en muchos aspectos. Las estructuras de sonar artificiales son muy complejas: las de gran tamaño pesan varias toneladas, son difíciles de instalar en barcos y consumen cientos de kilovatios de electricidad. El "Dolphin Sonar" es sólo una pequeña parte de la cabeza, pero es muy cómodo de usar, el sonar artificial está muy por detrás. Lo único de lo que la gente puede estar orgullosa es de que el sonar artificial tiene un sistema avanzado de visualización y grabación que se puede enseñar a otros, mientras que el "sónar de delfines" sólo puede ser utilizado por uno mismo.
La detección acústica es una de las formas importantes para que las personas comprendan el océano, especialmente en la detección submarina. La detección acústica es la única forma para que las personas comprendan el océano.