PDA

View Full Version : Статьи

koldunovn
16th December 2005, 08:15 AM
Здесь предполагается публиковать различные обзорные статьи относящиеся к океанологии.
koldunovn
16th December 2005, 08:16 AM
credits to: http://acoustics.phys.msu.ru/tom_ak.htm

В.А.Буров (http://acoustics.phys.msu.ru/teachers/burov.htm)

Акустика океана – быстроразвивающееся научное направление, включающее в себя достижения современной волновой физики, математики, инженерии. Океан, как объект научного исследования, представляет собой сложную среду, особенности которой всё ещё недостаточно хорошо изучены, в то время как важность их понимания неоспорима: океан является и «кухней погоды», и объектом интенсивного освоения. Может показаться странным, но в океане существует большое количество объектов, о которых стало известно совсем недавно. Так, в океане есть вихри, аналогичные синоптическим вихрям в атмосфере, и именно в них сосредоточено порядка 90% кинетической энергии океана (а совсем не в глобальных течениях типа Гольфстрима). Есть линзы, фокусирующие падающее на них излучение. Есть так называемая тонкая структура. И всё это требует изучения. Но изучать океан весьма сложно. Во-первых, потому, что весьма ограничен набор инструментов: только звуковые волны способны распространяться в морской воде на расстояния, представляющее исследовательский интерес, а значит, океан может быть исследован лишь акустическими методами. Во-вторых, в силу особенностей распространения звука под водой, исследовательская задача является чрезвычайно сложной, как с математической точки зрения, так и с точки зрения практического воплощения. В-третьих, океан – большой и изменчивый, а потому нужны принципиально новые методы, позволяющие отслеживать его состояние в режиме реального времени.

Одним из наиболее перспективных методов является акустическая томография океана. В настоящее время томографические группы работают в ряде стран мира: США, Японии, Франции, Италии. В России томографические группы работают в учреждениях РАН (Институте океанологии и Акустическом институте) и на кафедре акустики физического факультета МГУ под руководством профессора В.А. Бурова в кооперации с Государственным научным предприятием «Регион». Работы ведутся по целому спектру направлений: разработка новых представлений океанических неоднородностей (вихрей, линз), подлежащих восстановлению в томографической задаче, разработка новых томографических схем и компьютерное моделирование, создание аппаратных средств. Рассматриваются методы оценки распределения температуры и скорости течения с помощью системы протяженных (модовых) антенн, размещенных по внешнему контуру исследуемой акватории. Учитываются возможные неточности в расположении антенн и их деформация течением. Таким образом, студенты, избравшие себе акустическую томографию в качестве темы исследования, имеют возможность стать современными специалистами сразу как в области физики, так и в областях математики и океанологии, и стать неплохими инженерами в области компьютерных исследований. Следует также отметить, что в области подводной акустики ежегодно проводится большое количество научных мероприятий как в нашей стране, так и за рубежом, в том числе и специальные международные школы-семинары для студентов и молодых учёных.
koldunovn
16th December 2005, 08:17 AM
credits to http://acoustics.phys.msu.ru/bent.htm



П.Н.Кравчун (http://acoustics.phys.msu.ru/teachers/kravchun.htm)

То, что поверхность океана почти всегда неспокойна, известно каждому. О том, что происходит в глубинах, обычно знают меньше: чаще всего считают, что все движения океанических вод с глубиной затихают, а придонная область - и вовсе "зона спокойствия". На самом же деле глубины океана, его придонный слой являют собой порой области интенсивных течений. Среди них - квазистационарные подповерхностные и глубинные противотечения (например, под Гольфстримом течёт почти такой же по мощности "Противо-Гольфстрим", направленный в обратную сторону), мезомасштабные глубинные вихревые линзы (водовороты), имеющие радиусы в десятки миль и времена жизни в несколько месяцев, придонные потоки холодных плотных вод, стекающие с материкового склона Антарктиды и растекающиеся по дну едва ли не всего Мирового океана. В 1980-х годах были обнаружены "придонные шторма" - периоды резкой интенсификации придонных течений продолжительностью до 1-2 недель (это результат взаимодействия мезомасштабных глубинных вихрей с глубинными квазистационарными контурными течениями, обрамляющими материки). Скорости течений при этом достигают нескольких метров в секунду. Наконец, в результате оползней и землетрясений могут возникать и сверхмощные, катастрофические придонные потоки ("масс-флоу") со скоростями до 30-40 м/с, распространяющиеся на сотни миль (скорость таких потоков легко регистрировать по моментам вызываемых ими разрывов подводных кабелей). казалось бы, все гидроакустические средства, благодаря которым в океане осуществляется связь и наблюдение, должны создаваться в расчете на работу в этих неспокойных глубинах. Однако акустики лишь недавно обратились к изучению влияния течений на гидроакустические средства. Проблем, которые здесь возникают, более чем достаточно: это и изменение конфигурации протяженных систем (антенн) на течении, и вызванные течением вибрации ("срывной флаттер"), и шумы обтекания, и связанные с этим проблемы обработки акустической информации, и многое другое.

Ещё одна интересная проблема в современной океанологии связана с изучением придонных гидрологических структур, среди которых наиболее своеобразной является т.н. бентический (придонный) фронт. Этот фронт представляет собой границу раздела между очень холодной, плотной водной массой, стекающей с материкового склона Антарктиды (эта водная масса носит название ААДВ - "Антарктическая донная вода"), и более теплой глубинной водой того или иного океана. Особенностями бентического фронта, имеющего глобальные масштабы, являются почти горизонтальное расположение фронтальной поверхности и огромные глубины его залегания. Последнее обстоятельство определяет особый интерес к акустическим методам ис-следования бентического фронта: исследовать протяжённый объект, находящийся на глубинах 4-5 км, обычными глубоководными гидрологическими зондами чрезвычайно трудно и дорого, акустические же волны легко достигают любых глубин и допускают работу на больших акваториях. Однако применение акустики к исследованию придонного фронта встречает ряд серьезных проблем. Решение некоторых из этих проблем может оказаться и в Ваших руках.

Если у Вас есть желание попробовать свои силы на стыке двух интереснейших наук - океанологии и акустики, пприглашаем Вас в нашу лабораторию.