海洋中的声速

[外文]：sound velocity in the sea

海水的声学特性之一，与海水的密度、压缩率和比热容有关，也与温度、静压力和盐度有关。因此海洋中的声速因时因地而异，但大致在 1450～1540米/秒范围内变化。可用声速仪在海上现场直接测量声速，也可以通过测量海水的温度和盐度，然后按经验公式计算。广泛采用的是1962年发表的W.D.威耳孙海水声速公式，它已编制成声速计算表加以应用。此式适用的温度、盐度和静压力的变化范围很宽，均方误差为±0.3米/秒，大致和声速仪的测量结果相当。1971年，H.W.弗赖伊和J.D.皮尤发表了更精确而简单的声速经验公式：

c＝1449.30+ΔcT+ΔcS+Δcp+ΔcS，p，T式中 ΔcT＝4.587T-5.356×10-2T2+2.604×10-4T3

ΔcS＝1.19(S-35)+9.6×10-2(S-35)3

Δcp＝1.5848×10-1p+1.572×10-5p2-3.46×10-12p4

ΔcS，p，T＝ 1.354×10-5T2p-7.19×10-7Tp2-1.2×10-2(S-35)Tc为声速（米/秒）；T 为温度（°C）；S为盐度；p为静压力（公斤/厘米2）。

此公式的应用范围：-3°C

声波在海洋中的传播，不仅与声速的大小有关，而且与声速随深度(z)变化的垂直剖面 c(z)有更重要的关系。声速的垂直梯度，使声线在垂直平面内产生折射，故通常水下有一个声速为极小值的水层，而形成了水下声道（见大洋声道。声波在水下声道中传播的距离，可达几千公里。但也有另一种声速垂直剖面（见图），它相应于夏季浅海水域的情况，声波在其中传播的距离，只有几公里。由此可见，海洋中声速垂直剖面的差异，对声波传播的距离(r)有决定性的影响。

世界大洋的不同海域，由于纬度的差别，海流和大气环流等因素的影响，声速的垂直分布各不相同，且随季节而变。上层水域中声速的变化，基本上由温度和盐度的变化所决定；在较深的水层中，温度和盐度的变化甚微，声速的大小主要取决于海水的静压力。此外，海洋内波、锋面、大尺度涡旋和冰山周围寒冷的淡水团的存在，也造成声速在水平方向的分布不均匀，使声波产生折射而改变传播的路径。