Рыбопромысловая гидроакустика. Карлик Я.С - 38 стр.

рода такова, что она не терпит неравновесного состояния, поэтому
в среде возникают внутренние процессы, способствующие восстановле-
нию равновесия. Такие процессы называют релаксационными. Они явля-
ются необратимыми процессами. Развиваясь при распространении звука в
среде, они на свое поддержание отбирают энергию от звуковой волны. По
этой причине волна по мере распространения будет испытывать дополни-
тельное поглощение (релаксационное). Релаксационное поглощение – это,
по всей видимости, то, что в классической теории учитывалось в виде
второй объемной вязкости.
     В морской воде, помимо обычных для воды релаксационных процес-
сов, есть еще и специфические релаксационные процессы, связанные
с изменением степени диссоциации молекул растворенных в ней солей,
в частности, сернокислого магния (MgSO4).
     Релаксационная теория в совокупности с классической теорией зату-
хания дает следующее выражение для коэффициента поглощения звуко-
вой волны в морской воде [19]:

                                 ⎛ Aw2τ р
                                5⎜
                                                   ⎞
                                                  2⎟
                    δ = 4,3 ⋅ 10             + Bw    ,            (2.50)
                                 ⎜ 1 + w2τ 2       ⎟
                                 ⎝         р       ⎠

где τр – время релаксации (восстановления энергетического равновесия)
молекул;
     A = 4,7 · 10-8 с/м;
     B = 1,2 · 10-15 с2/м.
     Из выражения (2.50) видно, что максимум поглощения будет при
wτр = 1. При wτр < 1, т.е. на низких частотах, оно действительно пропор-
ционально квадрату частоты. При wτр > 1поглощение практически не за-
висит от частоты. Время релаксации имеет порядок 10-6 с. Поэтому низкие
частоты – это частоты менее 100 кГц, а высокие – более 100 кГц. Для
морской воды τр ≈ 1 · 10-6 с.
     Однако причины затухания звуковых волн в море не исчерпываются
лишь вязкостью, теплопроводностью, релаксационными (молекулярными)
процессами, т.е. поглощением. В такой неоднородной среде, как морская
вода, важной причиной затухания является рассеяние волны неоднород-
ностями, рассредоточенными в толще воды. Особая роль здесь принадле-
жит таким рассеивателям, как газовые пузырьки.
     Рассеяние звуковой волны неоднородностями среды зависит от фор-
мы и размеров неоднородностей, от сжимаемости и плотности их вещест-
ва (соответственно от волнового сопротивления). Если сжимаемость
и плотность такие же, как у среды, то неоднородности не вызывают рас-
сеяния, независимо от их размеров и формы. В противном случае рассея-
ние в той или иной мере будет наблюдаться.
     Газовый пузырек – это неоднородность, отличающаяся и плотно-
                                      38