АТМОСФЕРНАЯ АКУСТИКА

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.