¿Por qué aprender de los delfines?
Los delfines tienen la capacidad de detectar objetivos en el agua de mar
Los delfines son mamíferos marinos muy populares. Están muy dispuestos a interactuar con las personas y nunca dañar a las personas en el mar. También ayuda a las personas a ahuyentar a los tiburones devoradores de hombres. No es de extrañar que algunas personas consideren a los delfines como dragones que calman el mar. A los delfines les gusta nadar en grupos y saltar hacia la superficie del mar. Cuando ven que se acerca un barco, nadan y corren contra el barco. Debe haber demasiados. Los delfines también son las estrellas del zoológico marino y realizan numerosos movimientos acrobáticos. Los delfines son los animales más inteligentes después de los humanos. Su capacidad cerebral es similar a la de los humanos y mucho mayor que la de los orangutanes. Los humanos podemos aprender mucho de los delfines. La brazada de mariposa en la natación imita el movimiento de un delfín saltando fuera del agua. Aún más digna de imitación es la capacidad de los delfines para encontrar objetos en el mar, encontrar comida, navegar, localizar y comunicarse con sonidos. Tomando a los delfines como maestros, la gente desarrolló un instrumento que utiliza ondas sonoras submarinas para detectar objetivos submarinos: el sonar.
Sónar de elevación de helicóptero SH-60F
Resulta que las ondas sonoras tienen una característica muy valiosa: se atenúan lentamente en el agua de mar y pueden propagarse a largas 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 la capacidad de absorción del agua de mar es demasiado fuerte para ellas y se consumirán antes de que puedan propagarse decenas de metros. Sin embargo, el agua de mar no absorbe muy bien las ondas sonoras. 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 unas pocas millas náuticas hasta decenas de millas náuticas (1 milla náutica = 1,83 kilómetros si se utilizan ondas sonoras con una frecuencia más baja). pueden propagarse más. La velocidad media del sonido en el aire es de 330 metros por segundo, mientras que la velocidad del sonido en el agua del mar es mucho mayor, alcanzando los 1500 metros por segundo. Esto es sólo un promedio. Si aumenta la temperatura del agua de mar, aumenta la salinidad y aumenta la profundidad, la velocidad del sonido también aumentará. De estos tres elementos, 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 son inherentemente pequeños. El cambio de temperatura desde la superficie hasta el fondo del mar es muy importante para la acústica, ya que determina la distancia que viajan las ondas sonoras. Debido a que estos tres elementos, temperatura, salinidad y profundidad, son tan importantes, se han desarrollado instrumentos para medirlos de forma precisa y automática, y estos instrumentos se denominan 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 diferente velocidad del sonido, se formará 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 extenderse. Las señales de baja frecuencia pueden viajar miles de kilómetros en el tracto vocal. Utilizando esta propiedad, las ondas sonoras que transportan información pueden viajar miles de kilómetros en el tracto vocal. Los oceanógrafos utilizan este maravilloso fenómeno para escuchar sonidos de fuentes sonoras a miles de metros de distancia del transductor, al igual que los rayos X para atravesar el cuerpo humano en capas y también pueden penetrar los cambios de temperatura en el océano, las corrientes oceánicas. etc.
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. Hoy en día, uno de los usos principales del sonar sigue estando al servicio de la Marina.
Existen dos tipos de sonda, activa y pasiva. El sonar activo emite ondas sonoras desde un transductor. Cuando encuentra un objetivo en el mar, se dispersa o refleja y el eco del objetivo se transmite de regreso al transductor para su recepción. El objetivo puede estar concentrado o disperso. La distancia se puede obtener multiplicando el tiempo de ida y vuelta de la onda sonora desde la fuente de sonido hasta el objetivo por la velocidad del sonido. El sonar pasivo en sí no emite ondas sonoras, solo escucha las ondas sonoras emitidas por objetivos que pueden emitir sonidos en el mar al recibir transductores para determinar la dirección y distancia del objetivo. El principio es así de simple. De hecho, todavía quedan muchos problemas por resolver para lograr buenos resultados. Para lograr un objetivo determinado, se necesita una señal de sonido lo suficientemente fuerte como para emitir pulsos de sonido cortos, y la señal de sonido también puede ser bastante compleja; el uso de un transductor puede no mejorar el rendimiento y se necesitan muchas matrices de transductores. El transductor no puede emitir un sonido fuerte de baja frecuencia, lo que requiere el uso de fuentes de sonido explosivas, como explosivos y pistolas de aire comprimido, para generar las ondas sonoras requeridas.
Punto de portaaviones
Los barcos que navegan por 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 de este instrumento se instala en el casco inferior del barco, o se remolca detrás del barco, y emite breves pulsos de sonido después de llegar al fondo marino, que se reflejan en la interfaz del fondo marino. Después de recibir el eco, utiliza un sistema electrónico. circuitos para calcular y calcular Al mostrar los resultados en un registro de imagen, se parece al contorno del fondo marino real, que es una imagen muy bonita. Por supuesto, también se puede convertir en una lectura digital o grabar en una computadora. La sonda es un instrumento de navegación imprescindible para los barcos. Para cartografiar y medir grandes áreas de topografía del fondo marino, no basta con medir simplemente la profundidad de una línea directamente debajo del barco durante la navegación. Utilizando una sonda multihaz se pueden emitir decenas de impulsos acústicos a un sector al mismo tiempo, dirigidos en diferentes ángulos, y llegar al fondo marino en diferentes lugares, de modo que la profundidad del agua en decenas de puntos perpendiculares a la navegación del barco La trayectoria se puede medir al mismo tiempo. Cada ruta que navega un barco puede escanear una banda de ondas, lo que mejora enormemente la eficiencia. Al diseñar la siguiente ruta, la siguiente franja barrida se superpone ligeramente a la anterior para que se pueda ver todo el fondo marino. El transductor del instrumento de estudio geomorfológico también está remolcado detrás del barco y emite impulsos sonoros de haz ancho oblicuamente hacia la izquierda y hacia la derecha, de modo que se pueden registrar los desniveles del fondo marino a ambos lados de la ruta. A veces hay una capa de limo en la superficie del fondo marino, que no impide el paso de los barcos, pero el fondo duro debajo del limo es un obstáculo para el paso de los barcos. En este caso, se debe utilizar una sonda de profundidad de alta y baja frecuencia. La baja frecuencia puede penetrar el limo y atravesar el fondo duro. Cuando se refleja hacia atrás, la alta frecuencia no puede penetrar el limo. Cuando se refleja desde la interfaz entre la capa de limo y el agua, la profundidad de las dos capas. El fondo marino se puede medir simultáneamente. Se utilizan ondas sonoras de diversas frecuencias para detectar el fondo marino, y también se puede detectar la presencia y cantidad de nódulos de manganeso. Se emiten pulsos de sonido con una frecuencia más baja que los utilizados por la sonda de profundidad en el agua del mar. Una parte de la energía de las ondas sonoras penetra en los sedimentos del fondo marino y se refleja desde la interfaz del fondo marino y la interfaz de la estructura geológica de cada capa. el mapa estructural de cada capa debajo del fondo marino. Este tipo de diagrama estructural es muy similar a una pintura de paisaje. Las personas experimentadas pueden ver el estado de los estratos del fondo marino, pero es difícil para la gente común interpretarlo. Al utilizar computadoras para recopilar la experiencia de lectura de mapas de los expertos y utilizarlas como diccionarios para juzgar los resultados de los estudios marinos, podemos tener una buena comprensión de la estructura estratigráfica bajo el fondo marino.
Sonda suspendida AQS-13
El objetivo de posicionamiento desplegado en el fondo marino emitirá automáticamente una baliza de pulso acústico a intervalos regulares, y podrá ser encontrado en función de la señal que emite. Si se colocan 3 balizas acústicas que emiten pulsos acústicos en el fondo del mar y las 3 balizas acústicas se reciben en el barco, entonces la distancia entre el receptor y las 3 balizas acústicas será diferente en el tiempo, y en base a esto. diferencia, se pueden calcular las posiciones de los tres objetivos en relación con el barco. Por el contrario, si solo hay un objetivo en el fondo del mar y el barco coloca un receptor en cada una de las 3 ubicaciones, también se puede calcular la posición relativa.
El sonar también se puede utilizar para ver imágenes de objetos del fondo marino y objetivos submarinos, al igual que la televisión, y también puede transmitir información telefónica, televisiva y telegráfica. Las señales transmitidas por sonido también pueden controlar y maniobrar equipos, herramientas y sumergibles submarinos.
El ser humano ha desarrollado muchos tipos de sonar, pero aún no ha superado a los delfines en muchos aspectos. La estructura del sonar artificial es muy compleja, el más grande pesa varias toneladas, es difícil de instalar y utilizar en un barco y consume cientos de kilovatios de energía. El "sónar del delfín" es sólo una pequeña parte de la cabeza, pero es tan útil que está fuera del alcance del sonar artificial. 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 de entender el océano, especialmente en la detección submarina, la detección acústica es la única forma de entender el océano.