INNY ŚWIAT DŹWIĘKU
Ludzie pod powierzchnią wody są praktycznie głusi. Nasze małżowiny uszne są akustycznie dopasowane do impedancji powietrza; pod wodą fale dźwiękowe omijają bębenki i przenoszą się bezpośrednio przez czaszkę, co uniemożliwia nam określenie kierunku dźwięku.
Gdy jednak wrzucisz hydrofon piezoelektryczny w толщę wody, ukazuje się ukryty świat dźwięków: trzaskające krewetki pistoletowe, gwiżdżące walenie i ciężkie niskie drgania fal łamiących się nad głową.
JAK HYDROFONY SŁYSZĄ WODĘ
Standardowe mikrofony wykorzystują bardzo lekką membranę, która drga pod wpływem różnic ciśnienia powietrza. W wodzie, której gęstość jest mniej więcej 800 razy większa niż powietrza, takie membrany tracą ruchliwość.
Hydrofony rozwiązują ten problem, stosując ceramikę piezoelektryczną (na przykład tytanian cyrkonianu ołowiu). Gdy fale ciśnienia w wodzie morskiej ściskają kryształ ceramiczny, bezpośrednio generuje on proporcjonalne mikronapięcie. Ponieważ woda jest niemal nieściśliwa, fale akustyczne docierają do przetwornika bez odbicia.
Ponadto, ponieważ dźwięk rozchodzi się z prędkością około 1,500 m/s w wodzie morskiej, w porównaniu z 343 m/s w powietrzu, długości fal dźwiękowych pod wodą są ponad cztery razy dłuższe przy tej samej wysokości tonu.
GŁÓWNE GŁOSY PŁYTKIEJ RAFY
Podwodny krajobraz dźwiękowy nie jest ciszą, lecz zdominowany przez ciągłą aktywność biologiczną, która szczytuje o zmierzchu i świcie:
Krewetki pistoletowe (Alpheidae)
Uniwersalny trzask przypominający skwierczenie na patelni, charakterystyczny dla płytkich wód umiarkowanych i tropikalnych mórz. Gdy szybkie zamknięcie szczypiec zapada pęcherzyk kawitacyjny, lokalna temperatura na chwilę zbliża się do temperatury powierzchni Słońca, wydając impulsowe kliknięcie o natężeniu do 210 dB.
Żerowanie jeżowców (Echinometra)
Na skalistych rafach umiarkowanych miliony zębów jeżowców skrobiących nasady wodorostów i powierzchnie pokryte węglanem wapnia wytwarzają rezonujący dźwięk między 800 Hz a 2,5 kHz.
Delfiny przybrzeżne i zębowce
Delfiny butlonose i morświny wykorzystują serie szybkich kliknięć echolokacyjnych oraz modulowane częstotliwościowo gwizdy, by poruszać się w strefie przyboju i polować na drobną rybę.
ZAPOBIEGANIE DRGANIU KABLA
Największym zagrożeniem operacyjnym w podwodnym nagrywaniu dźwięku jest drganie kabla. Gdy prądy pływowe lub uderzenia fal napierają na zwisający przewód hydrofonu, kabel wibruje jak szarpnięta struna basu, przenosząc silne mechaniczne dudnienie bezpośrednio do obudowy czujnika.
Aby wyeliminować drganie, akustycy nigdy nie zawieszają czujnika bezpośrednio na pływającej boi bez odizolowania. Zastosowanie elastycznej linki amortyzującej, dodanie opływowych obciążników lub przymocowanie czujnika do stałej kotwicy na dnie utrzymuje przetwornik z dala od wirów hydrodynamicznych.
