جذب صوتی در آب دریا

صوت‌های زیر آبی در تکنولوژی اقیانوس کاربردهای زیادی دارند (یوریک 1967)؛ عمدتاً به‌خاطر این‌که آب دریا شامل نمک است. از آن‌ جا که نفوذ پذیری امواج رادیویی در آب دریا به علت رسانش یونی شدیداً محدود می‌شود، صدا مؤثرترین وسیله‌ای است که می‌توان برای انتقال اطلاعات در چنین محیطی به‌کاربرد.
بعضی از نمک‌هایی که به رسانایی الکتریکی کمک می‌کنند، انرژی صوتی را نیز تدریجاً به گرما بدل می‌سازند، و لذا مقدار جذب آن را زیاد می‌کنند. چون جذب شدن صوت، برد مؤثر آن را محدود می‌کند، آگاهی از جزئیات فرآیندهای جذب ـبه منظور امکان بررسی‌های قبلی ـضروری است.
در آب شیرین، جذب ناشی از اثرهای وشکسانی (ویسکوزیته) است و مقدار آن با مجذور بسامد سیگنال آکوستیکی زیاد می‌شود. به این ترتیب، چنان‌چه افت صوتی برای یک گسترة به‌ خصوص بیش از اندازه زیاد باشد، می‌توان به سادگی با کم کردن بسامد موج شرایط مطلوب را به دست آورد.
در آب دریا وضعیت پیچیده‌تر است، چون تعادل‌های شیمیایی می‌توانند تراکم‌پذیری محیط را تغییر بدهند. اگر آهنگ واکنش شیمیایی قابل مقایسه با بسامد آکوستیکی باشد، ممکن است جذب واهلشی نیز رخ بدهد و در نتیجه، اگر بسامد آکوستیکی را کم‌تر از بسامد واهلش اختیار کنیم، مقدار جذب باز هم بیش‌تر خواهد شد.
تا اواخر جنگ جهانی دوم، معلوم شده بود که جذب صوت در آب دریا 25 برابر جذب صوت در آب شیرین است. اندازه‌ گیری‌های آزمایشگاهی آب دریای ساختگی با یک روش تشدیدکننده‌ای نشان دادند که سولفات منیزیوم باعث این ازدیاد است (ویلسون و دیگر 1954). یک فرآیند چند مرحله‌ای تجزیه نیز به عنوان تعادل شیمیایی مربوط شناسایی شد. بسامد واهلش موردنظرـ که در حدود 100 KHz است ـبالاتر از گسترة معمولی آکوستیکی است و لذا در گذشته آشکار نشده بود.
در سال‌های 1950، نیازهای نظامی به بردهای بالاتر و بسامدهای پایین‌تر متوجه شد. اندازه‌گیری‌های انتشار بعداً وجود یک واهلش ظاهری را در نزدیکی 1 KHz نشان دادند که مقدار جذب آن ده برابر بیش از مقداری بود که از واهلش سولفات منیزیوم انتظار می‌رفت.
تحقیقات آزمایشگاهی روی سازوکار واهلش در گسترة بسامدهای پایین، از طریق مشاهدة جهش‌های دمایی، نشان داد که مادة شیمیایی که باعث جذب می‌شود، اسیدبوریک است که یکی از اجزاء بسیار کوچک آب دریاست (یگر و دیگر 1973). سازوکار مربوط، به‌وضوح یونش اسیدبوریک و تولید یون‌بورات را دربرداشته است. اما، در آب دریا دو سازوکار ممکن وجود دارند.یکی با پیوند مستقیم با یون هیدروکسیل و دیگری با تعویض با یون کربنات که از غلظت بیشتری برخوردار است. اندازه‌گیری‌های جهش دما ظاهراً پیوند دو مرحله‌ای را تأیید کرده‌اند.
تحقیقات جدید روی آب دریا ساختگی با روش تشدیدکننده‌ای (ملن و دیگر) دلالت بر وقوع هر دو واکنش دارند. اما واکنش تعویض فراگیرتر است، اساساً به خاطر ایجاد کربنات کلسیم، که خود مقدار جذب را ده برابر می‌کند. بدون این ازدیاد، جذب در آب دریا ناچیز خواهد بود.
اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی، اندازه‌گیری‌های قبلی در اقیانوس را که نشان می‌دادند جذب اضافی شدیداً به درجة اسیدی آب محل بستگی دارد، تأیید کردند. در pHهای پایین‌تر که در شمال اقیانوس آرام یافت شدند (pH≈7/7)، جذب اسیدبوریکی در مقایسه با سایر مناطق «معمولی» اقیانوس‌ها (pH≈8)، دوباره کم‌تر است.