Физические свойства воды

физические свойства водыПод водой дайверы сталкиваются с физическими феноменами. Осозна­ние физических и химических аспек­тов нахождения в воде предполагает непосредственное понимание свойств воды.

Вода, представляющая собой, по сути, очень простое химическое сое­динение, обладает необычными свойствами, обуславливающими его специфичность. Как отмечалось ранее, вода состоит из двух атомов водорода, соединенных с одним атомом кисло­рода. Атом кислорода притягивает перераспределенные электроны водорода к своему ядру ближе, чем на то способны атомы водорода, вызы­вая, таким образом, расположение двухатомной молекулы водорода с одной стороны и атома кислорода — с другой. Это способствует возник­новению незначительного отрицательного заряда на внешнем уровне кислорода и незначительного положительного заряда — на внешнем уровне водорода.

В результате данной конфигура­ции вода рассматривается как поляр­ная молекула, поскольку теперь каж­дая молекула может, в свою очередь, притягивать другие молекулы воды по аналогии с тем, как притягиваются противоположные полюса магнитов. Таким образом, вода обладает харак­теристикой двойной связи. Ее атомы связаны между собой ковалентно, в то время как молекулы соединяются далее путем более слабого электрического (полярного) притяжения, рас­сматриваемого как водородная связь, формирующая жидкую субстанцию воды.

Именно эта более слабая водо­родная связь обуславливает наделение воды многими из ее специфических и значимых характеристик. Так, напри­мер, без феномена полярности молекулы воды были бы предрасположены к быстрому разъединению, что и происходит в других субстанциях с подобным молекулярным весом. Если бы это случилось, вода при комнат­ной температуре представляла бы собой скорее газ, чем жидкость. Можно только представить, насколько отличным от настоящего был бы наш мир, если бы это было действи­тельностью — в таком случае жизнь в общепринятом понимании этого слова не существовала бы.

 Физические и химические свойства воды

Первое важное свойство воды за­ключается в ее способности к сцеп­лению. Это означает, что благодаря водородной связи на поверхности воды образуется «пленка», в результате чего происходит поверхностное натяжение. Этот феномен можно наблю­дать практически каждый день — он служит объяснением соединения и образования капель воды. Поверхностное натяжение настолько велико, что, по существу, на поверхности во­ды может держаться даже игла, плотность которой превышает плотность воды в 5 раз! Этим же объясняется и способность некоторых насекомых в буквальном смысле передвигаться по воде. По существу, вода обладает на­ибольшим поверхностным натяжени­ем, чем все известные жидкости, за исключением жидких металлов.

Специфичность воды обусловлена тем фактом, что она является практически универсальным растворителем. По сути, в воде растворяется больше веществ, чем в любой другой жидкости, что объясняется полярной природой воды. При помещении вещества в воду молекулы начинают реагировать в соответствии со своей полярностью. Положительно заряженные доли молекул притягиваются к молекуле воды со стороны кислорода, имеющего отрицательный заряд; а отрицательно заряженные — со стороны водорода, имеющего положительный заряд. Таким образом, ионные вещества в буквальном смысле разрываются на части и располагаются внутри воды.

Интересно также отметить, что неполярные молекулы не растворяются в воде. Учитывая, что масла и жир являются неполярными молекулами, их неспособность вступать в ре­акцию с полярными молекулами воды служит объяснением тому, почему масло не растворяется в воде. Составляющие компоненты мыла соединяются как с полярными, так и с неполярными молекулами, облегчая, таким образом, удаление масел при помощи воды

  Вода и теплота

 Другие важные свойства воды связаны с воздействием тепла. Вода обладает одной из самых высоких теплоемкостей среди всех веществ естественного происхождения (аммиак является одним из немногих исключений), именно поэтому дайвер мерзнет в воде при температуре, которая на суше позволяла бы чувствовать себя вполне комфортно. Теплоемкость  это мера количества тепла, которое должно быть отнято от вещества для того, чтобы охладить его на определенную величину. При этом основную роль играет опять-таки полярность воды. При нагревании воды значительное количество тепла пер­воначально должно использоваться для разрушения водородных связей, и лишь затем тепло увеличивает кине­тическую энергию молекул воды. Вследствие своей высокой теплоемкости вода выполняет важную регулирующую функцию в поддержании относительной стабильности климата в мире. Данный фактор объясняет также и то, почему изменения темпе­ратуры внутри водного пространства всегда меньше, чем в аналогичном объеме воздуха.

В сравнении с другими жидкостями вода имеет тенденцию к достаточно медленному испарению при на­гревании — более медленному, по сути, чем другие известные жидкости. Это явление носит название высокой теплоты парообразования и может быть объяснено тем фактом, что, прежде чем вода начнет испаряться, она должна быть подвергнута значительному нагреванию для разрушения водородных связей между ее молекулами. Вода также обладает высокой скрытой теплотой плавления. Это оз­начает, что, когда вода замерзает, она выделяет большое количество тепла. И наоборот — когда лед тает, вода поглощает большое количество тепла.

Еще одним значимым свойством воды является отношение между ее плотностью и температурой. Другие жидкости при охлаждении становятся более плотными и превращаются в твердые тела. Жидкость отвердевает при замедлении движения молекул и их сближении. Твердые частицы обладают большей плотностью, чем жидкость, вследствие чего при продолжающемся процессе замерзания они опускаются и накапливаются на дне жидкости.

Реакция воды существенно отличается от описанной выше. При охлаждении вода становится более плотной — однако лишь до отметки 4°С. На этой отметке полярные молекулы воды начинают объединяться в кристаллы  лед — в виде кристаллической решетки, занимающей большее пространство, чем такое же количество воды в жидком состоя­нии. В результате лед обладает меньшей плотностью, чем вода, и, несмо­тря на то что является твердым телом, держится на поверхности воды, а не тонет. Плавающий лед изолирует находящуюся под ним воду от воздействий окружающей среды, замедляя, таким образом, по сравнению с другими жидкостями, процесс замораживания. Если бы вода не обладала данным свойством и если бы лед тонул, а не держался бы на поверхности воды, огромные массы воды мировых океанов оказались бы замороженными до состояния твердого тела. По сути, большая часть мировых запасов воды могла бы быть заморожена. Именно вышеописанное свойство во­ды влияет на ее способность кругло­годично сохранять температуру 4°С в некоторых глубоких озерах.

Рассмотрение соотношения между водой и теплотой обуславливает необходимость проведения четкого разграничения между теплотой и тем­пературой, несмотря на то что они обычно отождествляются. Теплота представляет собой общую кинетическую энергию молекул внутри опре­деленной массы, в то время как тем­пература является мерой усредненно­го молекулярного движения внутри определенной массы. Два вещества могут обладать одинаковой температурой, но разным количеством теплоты — общей кинетической энергией. Сравнивая воздух и воду, представьте, что кто-то поместил чайник с воздухом комнатной температуры на плиту, нагретую до 95°С. Чайник с находя­щимся в нем воздухом нагреется до температуры 95°С очень быстро.

Однако если чайник будет полностью наполнен водой, то нагреваться до вышеобозначенной температуры он будет значительно дольше. Данный пример служит иллюстрацией тому, насколько большее количество тепло­ты требуется воде по сравнению с воздухом, чтобы достичь одной и той же температуры.

Таким образом, температура и теплота имеют разные системы измерения. Температура измеряется в гра­дусах Цельсия, Фаренгейта, Кельвина и Рэнкина. Теплота измеряется в Британских тепловых единицах (ВТи) или калориях. Одна калория — это количество теплоты, необходимое для нагревания одного кубического сантиметра воды на один градус Цельсия.

Из предыдущего примера должно быть понятно, что одна калория спо­собствовала бы повышению темпера­туры одного кубического сантиметра воздуха больше, чем на один градус Цельсия. По существу, при наличии двух одинаковых масс воды и воздуха потребуется в 4 раза большее количество теплоты для нагревания опреде­ленного количества воды, чем для повышения температуры идентичного количества воздуха. С другой сторо­ны, в 3200 раз большее количество теплоты потребовалось бы для повы­шения температуры воды, чем возду­ха, если бы мы имели дело с одина­ковыми объемами.

Причина лучшей способности во­ды поглощать тепло заключается в ее большей, чем у воздуха, плотности. Плотность — это мера массы или ко­личества вещества на единицу объема. Например, один литр воды весит один килограмм, а тот же объем воздуха весит 1,3 грамма. Таким образом, чтобы соответствовать воде по плотности, воздух должен быть при­близительно в 770 раз плотнее (0,0013 кг х 770 = 1 кг).

Кроме того, для лучшего осозна­ния влияния теплоты на дайвера, необходимо учитывать средства ее распространения, осуществляемого тремя разными путями: 1) проводи­мость (теплопроводность); 2) конвек­ция; 3) излучение.

Теплопроводность означает рас­пространение теплоты путем прямого контакта. Примером тому может слу­жить ложка в чашке с горячим кофе. Даже, если ложка помещается в чашку, будучи холодной, то практически моментально она нагреется так, что до нее нельзя будет дотронуться. Это происходит потому, что движущиеся на большой скорости молекулы кофе передают определенное количество своей энергии той части ложки, кото­рая находится в воде. В свою очередь, нагретые — или возбужденные — молекулы погруженной в воду части ложки могут передавать некоторое количество своей энергии вверх по ручке до тех пор, пока вся ложка не нагреется до относительно одинако­вой температуры. Вещество, с легкостью проводящее тепло таким спосо­бом, называется хорошим теплопроводником.

Воздух является, по сути, хоро­шим изолятором по причине своих низких характеристик проводимости. И, наоборот, в связи с тем, что теплоемкость воды в тысячи раз больше, чем воздуха, она является прекрасным проводником (в 20 раз лучше, чем воздух). Находящиеся под водой дайверы замерзают очень быстро — даже в воде с температурой, в усло­виях которой на суше они чувствова­ли бы себя достаточно комфортно. Так, например, при температуре воды 21°С (вполне комфортная температура воздуха) незащищенный гидрокостю­мом организм дайвера подвергнется быстрой потере тепла и замерзанию.

Конвекция включает в себя распространение тепла посредством текучей среды, представляющей собой вещества, не являющиеся твердыми, — жидкости или газы. При нагревании жидкость или газ становятся менее плотными и имеют тенденцию под­ниматься на поверхность. Когда нагретая жидкость или газ поднимаются, их место занимают находящиеся в более охлажденном состоянии «порции», что приводит в движение по­стоянный поток, «забирающий» энергию от всего, что находится вблизи газа/жидкости. Так, возьмем для примера находящегося в воде не­защищенного гидрокостюмом дайвера. Когда тело дайвера нагревает воду, соприкасающуюся с его кожей, то вода становится менее плотной и поднимается, уступая место более прохладной воде, и цикл возобновля­ется. По этой причине дайвера всегда окружает холодная вода — даже тог­да, когда он не движется.

    Излучением считается распространение тепла посредством электро­магнитных волн. Примером может служить тепло, исходящее от солнца или камина. Этот вид распространения тепла оказывает наименьшее влияние на дайвера, находящегося под водой.

  Вода и свет

Человеческий глаз видит, «собирая» свет, отражаемый от объекта, преобразуя данный вид энергии в электрические импульсы и передавая их в мозг по зрительному нерву. В связи с тем, что поведение света меняется при его попадании и прохождении через воду, то, что видит под водой дайвер, отличается от того, что он видит, находясь над водой. Вода оказывает влияние на свет посредством своей мутности, а также способности рассеивать, поглощать и пре­ломлять свет. Причем каждый из данных факторов оказывает различное воздействие на видимость.

Хотя в среднем лишь 20% солнечного света проникает на глубину 10 метров в чистой воде, на глубине до 100 метров в открытом море все же достаточно света для поддержания процессов фотосинтеза. С другой сто­роны, высокая концентрация взве­шенных частиц в воде может не до­пускать проникновения света даже на глубину 3 метра.

Относительная концентрация взвешенных частиц носит название мутности. Взвешенные частицы могут быть органическими, или содержащими планктон, и неорганическими, содержащими взболтанные осадочные породы (ил). Мутность может быть результатом естественных явлений — таких, как смывание поверхности дождевой водой, или опасных, возни­кающих неестественным путем явлений — таких, как загрязнение окру­жающей среды.

Даже необычайно чистая вода рассеивает и преломляет свет. Данное явление носит название рассеивания (диффузии). Диффузия сокращает ко­личество света, достигающего опреде­ленной глубины, и рассеивает наличный свет, выравнивая его. Данное явление уменьшает или устраняет тени в подводном пространстве.

Понятие «поглощение» (абсорб­ция) требует первоначального пони­мания природы световой энергии и восприятия ее глазом. Электромаг­нитная энергия, одной из форм которой является свет, перемещается волнами, длина которых определяется их энергией. Длина волны определяет тип электромагнитной энергии. Не­которые длины волн электромагнит­ной энергии невидимы человеческому глазу — такие, как ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, рент­геновские лучи, микроволны и космические лучи.

Человеческий глаз способен к восприятию лишь узкой части элект­ромагнитного спектра — в диапазоне от 400 нанометров (нм) до прибли­зительно 760 нанометров (нм). Различия в длине волн внутри данного ди­апазона глаз воспринимает как цвета. Когда препятствием на пути света

становится какой-либо объект, он поглощает некоторые длины волн и от­ражает другие; глаз при этом восп­ринимает цвет объекта, основанный на отраженных длинах волн. В случае, если все возможные длины волн видимого света отражаются от какого-либо объекта одновременно, то глаз видит белый цвет. Если не происходит отражения ни одной (либо очень малого количества) длины вол­ны видимого света, глаз воспринимает цвет как черный (по сути, отсутствие цвета).

Основываясь на факте перемеще­ния световой энергии в виде волн, несложно предсказать способность воды поглощать свет. При проникно­вении света в воду процесс поглощения начинается с просачивания волн с наименьшей энергией — красный конец видимого спектра. По сущест­ву, как осознает большинство дайверов, при погружении красные оттенки исчезают очень быстро. После красного вода поглощает оранжевый и желтый цвета. Так, на глубине объекты красного, оранжевого или жел­того цветов воспринимаются как чер­ные или серые в связи с тем, что длины волн, «несущие ответственность» за эти цвета, поглощаются во­дяным столбом. На глубине имеется лишь крайне незначительное количе­ство света соответствующей длины волны для того, чтобы быть отражен­ным от красных, оранжевых или желтых предметов.

Прозрачная вода обеспечивает максимальную видимость волнам длиной приблизитель­но в 480 нм — то, что глаз вос­принимает как голубой цвет. Тем не менее, в мутной воде максимум прозрачности приходится на волны длиной в 530 нм, или желто-зеленый цвет. Это явление объясняет тот факт, почему голубой цвет доминирует в прозрачной воде, а желто-зеленый — в мутной

Поглощение оказывает влияние на восприятие какого- либо объекта под водой не только в отношении цвета, но и в отношении контрастности в связи с тем, что легче разглядеть выделяющийся на каком-либо фоне объект. Эксперименты показали, что мутность, глубина, соленость, разме­ры частиц и загрязнение — все эти факторы оказывают влияние на по­глощение света водой, а, следовательно, и на контрастность. Это возника­ет вследствие того, что любой фак­тор, влияющий на фильтрационные свойства цвета, окажет воздействие и на контрастирование цветов между собой.

Это одна из тех причин, по кото­рой производители снаряжения для дайвинга часто используют флуорес­цирующие цвета. Они «бросаются в глаза» под водой, поскольку длины их волн не совсем обычны в подвод­ных условиях и вследствие того, что флуоресценты не просто отражают свет, а, находясь под воздействием света любой более короткой длины волны, сами испускают свет (явление флуоресценции). Именно по этой причине флуоресцирующие вещества сохраняют свои цвета на глубине, а их использование не ограничивается принадлежностями для дайвинга. Морские анемоны, к примеру, сохраняют свой красный цвет на глубине, поскольку содержат естественные флуоресценты. В случае, если флуо­ресцирующие цвета не используются в совокупности, будучи противопо­ложными друг другу, они усиливают контраст, улучшая видимость предме­тов.

Другим фактором, оказывающим влияние на видимость под водой, является то, насколько глаз адаптирует­ся к недостатку света. Глаз приспо­сабливается путем расширения зрачка для того, чтобы вместить больше све­та. Однако, если зрачок находится в расширенном состоянии все время, он продолжает адаптироваться путем «переключения» с клеток дневного зрения на клетки ночного зрения (фоторецепторы) в глазу (называемые, соответственно, «колбочками» и «палочками» в связи с их формой). Данный процесс увеличивает чувствительность глаза к свету, но снижает способность различать мелкие детали и цвета. Эти приспособления начина­ют действовать в 10-тиминутный пе­риод нахождения в условиях недо­статка света, хотя для их появления может потребоваться более получаса при переходе из условий яркого света в полную темноту. В целях облегчения данного процесса приспособле­ния — в особенности при осуществ­лении ночных погружений — некото­рые дайверы (особенно военные) надевают красные очки или проходят 10—20-минутную адаптационную подготовку до входа в воду, находясь под воздействием лучей красного цвета.

Последнее свойство света, имеющее большое значение для дайверов — это рефракция (преломление). Данное понятие означает способ­ность света преломляться, проникая из одной среды в другую, — напри­мер, из воздуха в воду. Преломление возникает в связи с разной скоростью распространения света в различных веществах в зависимости от их плотности. Так, например, свет распространяется в воздушной среде гораздо быстрее, чем в воде. Таким об­разом, угол его наклона меняется при проникновении его из воздуха в воду (за исключением случаев вхождения света в воду под углом в 90°) или на­оборот.

В целях лучшей видимости под водой дайверы используют маски. Таким образом, прежде чем быть вос­принятым глазом дайвера, свет дол­жен проникнуть сквозь воду, стекло и воздух. При этом при каждом переходе из одной среды в другую световые волны преломляются, поскольку каж­дая среда имеет разную плотность. В результате, объекты кажутся ближе в соотношении между реальным и видимым расстоянием между объектом и глазом приблизительно 4:3. К при­меру, объект, реально находящийся на расстоянии 4 метра, представляется удаленным лишь на 3 метра. Явле­ние преломления света является причиной того, что дайверы-новички не­редко «промахиваются», пытаясь до­тянуться до какого-либо подводного объекта. С опытом большинство дайверов приобретают навыки автомати­ческой самокоррекции.

Тенденция недооценивания расстояния, вызванная явлением пре­ломления света, необычайно интерес­на, поскольку видимое расстояние может представляться, напротив, длиннее — так, что воспринимаемые гла­зом объекты при определенных усло­виях могут казаться дальше, чем в действительности. Это явление, называемое зрительным обманом, зависит от глубины и обусловливается, по-видимому, пониженными яркостью и контрастностью, а также отсутствием знакомых зрительных/дистанционных ориентиров, как на суше. В чрезвычайно мутной воде даже относитель­но близко расположенные объекты могут казаться дальше, чем в дейст­вительности. Наиболее общее правило в определении расстояния под водой гласит: чем ближе расположен объект, тем больше вероятность того, что он будет казаться ближе, чем в действительности, в результате пре­ломления света. Чем мутнее вода, тем вероятнее, что объект будет казаться дальше, чем на самом деле, в результате зрительного обмана.

Увеличительные эффекты прело­мления могут оказывать воздействие не на видимое расстояние, а на раз­мер объекта. Фактор увеличения может не приближать объекты, а зрительно увеличивать их приблизительно на 25%. Однако с опытом погруже­ний дайверы приспосабливаются и к этой особенности — так же, как и в случае с кажущимся расстоянием. Следует отметить, что явления кажу­щейся близости и видимого размера возникают в результате преломления света; разница заключается лишь в том, как «истолковывает» мозг дайвера воспринимаемое изображение — как объект нормальных размеров, ка­жущийся ближе, либо как объект, размеры которого кажутся больше.

Явление преломления служит также причиной возникновения и постоянного изменения световых бликов на дне водоема. Наиболее за­метны они на ровном песчаном дне и являются результатом эффекта оптического стекла, вызываемого по­верхностными волнами. При возник­новении волны на поверхности ее гребень преломляет световые лучи и фокусирует их в виде яркого пят­нышка на морском дне.

Эффект отражения также оказывает влияние на видимость под водой. Как отмечалось выше, когда свет сталкивается с каким-либо ве­ществом, проникнуть в которое он не в состоянии, данное вещество поглощает и/или отражает свет — в зави­симости от длины волны. Свет может отражаться и теми веществами (включая воду), в которые он прони­кает в случае вхождения под наибо­льшим наклоном. Именно по этой причине подводный мир отличается особой яркостью приблизительно с 10 до 14 часов — когда солнце нахо­дится непосредственно в зените, а свет входит в воду под наименьшим наклоном (практически перпендику­лярно) и по большей части проника­ет в воду и распространяется в воде. При более низком положении солнца на небе значительное количество све­та отражается с поверхности воды, и, соответственно, меньшее количество света проникает в воду. Вполне очевидно, что подводные фотографы и видеооператоры считают период с 10 до 14 часов идеальным временем для фото — и видеосъемок

Вода и звук

 Как и свет, звук состоит и пере­мещается в виде волн. Однако, в от­личие от световых волн, состоящих из электромагнитной энергии, звуко­вые волны представляют собой акус­тическую энергию, являющуюся формой механической энергии. Элек­тромагнитная энергия (свет) может существовать вне вещества; звук (и любая другая механическая энергия) существуют лишь внутри вещества.

Звук возникает в результате того, что объект путем действия (такого, как вибрация) приводит в движение волну или серию волн в той среде, в которой он находится. Эта звуковая волна или серия волн могут переме­щаться, переходя в другую среду, ес­ли последняя способна их проводить. Так, звук, обладая достаточной энер­гией, может проникать из воды в воздух. Когда волна вступает в кон­такт с барабанной перепонкой, энер­гия становится «слышимой» и вос­принимается как звук.

В отличие от света, звук лучше перемещается в плотной среде — та­кой, как жидкости или твердые тела. Это связано с тем, что молекулы, со­ставляющие жидкость или твердое те­ло, располагаются плотно друг к дру­гу и могут с легкостью передавать движение волны от одной молекулы к другой. И наоборот, звук не может перемещаться в вакууме (отсутствие вещества) — как, например, в откры­том космосе. Вследствие своей плотности вода является отличной сре­дой — проводником звука. При температуре 15°С пресная вода переме­щает звук на расстояние приблизи­тельно 1410 метров в секунду, в то время как морская вода (при той же температуре) — на 1550 метров в се­кунду. Таким образом, скорость пере­мещения звука в воде в 4 раза выше, чем в воздухе.

Следует отметить, что с точки зрения теоретической физики более эффективной звукопроводимости способствует не плотность воды, а упругость, что доказывается путем сравнения двух волн, возникающих в результате резкого хватательного дви­жения. Одна из них перемещается вниз по туго натянутой веревке, а вторая по туго натянутой резиновой ленте. Во втором случае волна будет перемещаться быстрее и дальше вследствие эластичности объекта. Т.к. в природе плотные материалы, как правило, обладают наивысшей элас­тичностью, общепринято объяснять хорошую звукопроводимость большей плотностью материала. Это практиче­ски верно и, кроме того, проще для объяснения — следовательно, может быть принято в качестве подходящей установки для дайвинга, даже если данное толкование не является фор­мально или универсально прави­льным (свинец и углерод, например, обладают достаточной плотностью, однако, не являются хорошими про­водниками звука именно вследствие недостатка упругости).

Так или иначе, в результате уве­личения скорости звукопроводимости в воде дайверы получают возмож­ность достаточно хорошо слышать под водой, находясь на расстоянии от объекта гораздо большем, чем это было бы возможно на суше (в осо­бенности, низкочастотные звуки). Прослушивающие устройства на ко­раблях, например, способны фикси­ровать звуки, исходящие на рас­стоянии приблизительно 24 км, а дайверы нередко слышат звук кате­ров, находящихся вне поля зрения.

Скорость звука под водой ослож­няет определение его направления. Мозг определяет направление звука, исходя из разницы между тем, когда звук достигает каждого уха, и от­носительной интенсивностью. Однако в основе этого лежит распространение звука в воздухе. В подводных условиях высокая скорость звука подразумевает, что он воспринимается обоими ушами одновременно и с одина­ковой интенсивностью. Следова­тельно, звук поступает со всех сторон, в результате чего создается впечатление, что звук на­правляется непосредственно сверху.

Тем не менее, интересно отметить, что существующие данные свидетель­ствуют, что при соответствующих ус­ловиях (выбор надлежащей частоты, продолжительность и время усиле­ния / уменьшения звука) звук может облегчать процесс ориентирования под водой, а мозг в состоянии опре­делить направление звука.

В связи с тем, что звук хорошо перемещается в воде, может возник­нуть вполне резонный вопрос: почему люди не могут разговаривать под во­дой? Голосовые связки производят звук, вибрируя при прохождении че­рез них выдыхаемого воздуха. Однако звуковые волны, созданные в услови­ях воздуха, не могут также эффектив­но переноситься в условия воды. Именно поэтому дайвер, погружаясь даже на небольшую глубину, не мо­жет слышать шумы, создаваемые над водой, если они не являются очень сильными. В течение многих лет со­вершались попытки использовать раз­личные приспособления в целях по­вышения эффективности перемещения звука из воздуха в воду для обес­печения дайверов возможностью об­щаться под водой. Однако до сих пор ни одно из этих приспособлений не получило широкого применения. Ус­тройство для электронной подводной коммуникации является достаточно эффективным и успешным, т.к. по­средством его звук человеческого го­лоса превращается в сигнал, воспри­нимаемый электронно. Но, по сути, данное приспособление представляет собой подводное двухстороннее ра­дио, а не передатчик человеческого голоса. Переменная величина перемеще­ния звука зависит от изменений тем­пературы воды (например, при термо­клине). Как было отмечено выше, с изменением температуры вещества его плотность также меняется. Когда звуковые волны проникают из одной среды в другую, обладающую иной плотностью (как, например, из возду­ха в воду), они теряют значительное количество своей энергии, пересекая данную границу. Так, на перемеще­ние звука большое влияние может оказывать термоклин или любое дру­гое место, в котором встречаются во­ды разной температуры. Например, звук может восприниматься достаточ­но хорошо в одном слое воды и улав­ливаться труднее / не воспринимать­ся вообще в другом слое на расстоя­нии всего одного метра. Степень вли­яния перемены температуры воды на перемещение звука, зависит от того, насколько существенно меняется температура и насколько силен звук.

Запись опубликована в рубрике Физика дайвинга с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Подпишись и получай анонсы статей на e-mail! Без спама!