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Vous avez sans doute fait attention : par rapport aux mers, aux océans, le mot "mystère" est utilisé aussi souvent que par rapport à l'espace. Ce n'est pas un hasard. L'exploration océanique est très, très difficile. Et bien que les connaissances sur cet élément ne cessent de s'accumuler, il reste encore beaucoup d'incompréhensibles aujourd'hui.

Quelles sont les difficultés ? En effet, depuis le bord d'un navire de recherche, les instruments peuvent être descendus à n'importe quelle profondeur et la composition de l'eau de mer, la salinité, la vitesse et la température des courants peuvent être déterminées. Les caméras de télévision en haute mer aident à surveiller la vie des habitants de la mer. Il existe également des bathyscaphes dans lesquels vous pouvez descendre à de grandes profondeurs.

Tout cela est ainsi. Mais la mer est changeante. Et si les courants dits stationnaires, jour après jour, année après année, se déplaçant dans le même sens et à la même profondeur, sont vraiment relativement faciles à étudier, alors qu'en est-il des perturbations hydriques qui surviennent et disparaissent en quelques heures ? Comment étudier les tourbillons annulaires sous-marins qui, selon les scientifiques, génèrent des cyclones ou des anticyclones qui modifient le temps autour du globe ? Après tout, il n'y a tout simplement pas le temps de les "sentir", en sondant avec des instruments de profondeur. Même suivre le mouvement des bancs de poissons afin de donner des ordres clairs aux navires de pêche n'est ni facile ni coûteux. Pour ce faire, il est nécessaire de maintenir presque toute une flotte aérienne, et son efficacité n'est pas si grande, car un montant ne peut être détecté depuis les airs qu'à une profondeur relativement faible. Les scientifiques ont donc longtemps cherché une méthode qui leur permettrait d'obtenir une image détaillée et complète des phénomènes se produisant en mer, et pas seulement des données fragmentaires obtenues aux points où les navires de recherche ont abaissé leurs instruments de mesure.

Bien sûr, il serait plus tentant d'éclairer la colonne d'eau avec une sorte de rayonnement, tout comme un appareil à rayons X brille à travers les panneaux de béton des maisons, montrant tous leurs défauts sur un film photographique. Mais dans l'eau, les rayons X s'estompent avant d'avoir parcouru une dizaine de mètres. Les ondes radio se désintègrent tout aussi rapidement. Ainsi, le radar sous l'eau serait aveugle. Les rayons lumineux se dissipent également rapidement. Le son reste...

Les experts savent depuis longtemps que le son parcourt des distances considérables dans l'eau. Mais est-il adapté à une utilisation dans un localisateur sous-marin ?

Voici comment fonctionne le "haut-parleur" sous-marin

Pour répondre à cette question, des scientifiques de l'Institut de physique générale de l'Académie des sciences de l'URSS ont mis en place l'expérience suivante: un émetteur de son a été fixé sur la partie sous-marine d'un navire de recherche - un cylindre métallique massif avec deux couvercles de membrane et un électroaimant à l'intérieur . Un générateur de tension audiofréquence a été connecté aux enroulements de l'électroaimant et le navire est parti en mer.

Voici un autre des mystères de l'océan : plus le navire s'éloigne de la côte, plus l'amplitude du son que le sonar reçoit est grande.

Le temps passait. Le navire est allé de plus en plus loin et l'hydrophone installé près du rivage a reçu son signal avec confiance. Même 400 kilomètres de distance n'ont presque pas affaibli le fil sonore reliant le navire au rivage - l'hydrophone recevait toujours clairement le son de l'émetteur.

Il s'est avéré que près de la côte, il est possible de recevoir l'écho sonore des processus se produisant dans la mer et à des milliers de kilomètres de l'hydrophone. Ils ont essayé de le faire, mais après avoir écouté les signaux de l'hydrophone, qui dans une autre expérience ont été enregistrés par un magnétophone pendant plusieurs jours d'affilée, les scientifiques ont découvert quelque chose qui ne pouvait pas être déchiffré : un mélange chaotique de tous les sons possibles, de l'infra -faible à ultra-élevé, apparu sur la bande magnétique. Aucun ordinateur n'aiderait à comprendre un tel gâchis sonore.

Il est devenu clair qu'écouter la mer est futile. Vous devez le sonder, juste le sonder avec votre propre son, comme le fait un localisateur. Cependant, le principe direct sur lequel fonctionne le localisateur ne convenait pas aux physiciens. Vous savez probablement que le localisateur envoie des signaux radio dans le ciel et capte leur réflexion. On pourrait supposer qu'un banc de poissons dans l'eau est également capable de refléter un signal sonore qui lui est tombé dessus - sa densité diffère de la densité de l'eau. Mais un vortex ou un flux annulaire ne reflétera probablement pas le son ou le reflétera très faiblement. L'eau, après tout, est de l'eau, et cela ne fait aucune différence de sonner si elle est immobile ou en mouvement. Par conséquent, ils ont décidé de séparer l'émetteur de son et l'hydrophone à une distance de plusieurs dizaines de kilomètres. Le calcul était que les perturbations de l'eau ou du même banc de poissons qui apparaissaient entre eux, au moins un peu, empêcheraient le son de se propager dans l'eau, déformeraient son amplitude ou sa phase. Et afin d'éviter que des signaux étrangers ne pénètrent dans l'amplificateur de l'hydrophone, ils ont décidé d'intégrer un filtre très précisément accordé à la fréquence de l'émetteur sonore.

Ensuite, il a fallu réfléchir au schéma complet de sondage sonore de la mer. Et ici, les physiciens se sont d'abord souvenus de l'effet Doppler.

Vous avez probablement ressenti cet effet plus d'une fois. N'oubliez pas : lorsque le train approche de la gare, son bip est plus fort qu'à son passage. En effet, au début, les vitesses du son et des trains s'additionnent, le son vole plus vite et sa fréquence pour un observateur stationnaire devient plus élevée. Ensuite, la vitesse du train est déjà soustraite de la vitesse du son. Sa fréquence diminue.

Pour un récepteur audio large bande comme notre oreille, cela n'a pas d'importance. Mais s'il est réglé uniquement sur la fréquence du klaxon, comme l'hydrophone l'est sur la fréquence de l'émetteur, alors ni les fréquences supérieures ni inférieures ne seront entendues. Par conséquent, ils ont décidé d'installer l'émetteur de son au fond de la mer, immobile, et non sur un navire, qui, par son mouvement, pourrait changer la fréquence.

Cette figure montre clairement comment les phases des signaux diffèrent du fait que le câble avec hydrophones n'est pas posé exactement le long du rayon.

Un hydrophone pour une analyse précise n'était pas suffisant, comme le pensaient les scientifiques. Pour couvrir le plus d'espace possible, les récepteurs de son ont besoin d'au moins quelques dizaines. Il sera alors possible non seulement d'enregistrer un banc de poissons ou un vortex annulaire, mais également de suivre leurs mouvements. Autrement dit, il sera possible de créer une certaine image spatiale des perturbations de la mer et de découvrir ce qui a causé ces perturbations.

Vous pouvez dire pendant longtemps comment l'équipement pour l'expérience a été préparé - des préamplificateurs spéciaux ont été intégrés aux hydrophones, capables à la fois d'entendre des signaux faibles et non "assourdissants" de signaux trop forts, comment ils ont cherché des moyens de les protéger de la pression de l'eau et de la corrosion, comment ils ont choisi le plus intéressant du point de vue de la science, une section de la mer ... Il y a eu de nombreuses difficultés dans la préparation. Ils ont attendu les scientifiques pendant l'expérience.

Après que l'émetteur de son et cinquante hydrophones sur un câble commun aient été immergés au fond de la mer et que tous les appareils aient été allumés, au lieu du signal attendu, les chercheurs ont vu cinquante signaux avec différentes phases sur l'écran de l'oscilloscope - tous les hydrophones n'ont pas travailler ensemble, mais dans le désordre.

La raison s'est avérée simple: pour que tous les hydrophones fonctionnent, comme on dit, à l'unisson, la distance entre chacun d'eux et l'émetteur de son doit être la même. Ensuite, tous les signaux leur parviendront en une seule phase. Mais après tout, un câble ne peut pas être posé parfaitement uniformément sur une profondeur d'une centaine de mètres, avec une précision de l'ordre du micron. Comment il tombe au fond est une question de chance.

Et pourtant, les hydrophones ont réussi à fonctionner dans un seul harnais. Les physiciens ont aligné les phases avec une très grande précision en développant des dispositifs électroniques spéciaux de déphasage. Et maintenant, la piste stationnaire - c'est ainsi que les experts ont appelé leur localisateur de sons sous-marins - fournit déjà des informations. Maintenant, les théoriciens l'analysent, à la recherche de modèles qui permettront de déterminer exactement ce que signifie telle ou telle distorsion du signal, à quel phénomène en mer elle correspond.

À l'avenir, les scientifiques envisagent d'installer de telles routes sur toutes les mers et tous les océans. Et, apparemment, le temps n'est pas loin où ils auront beaucoup moins de secrets.

Auteur : A.Fin

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