Последствия применения гидроакустических методов исследования, и их воздействие на окружающую среду (в частности, на популяции китообразных) представляют существенный научный и практический интерес. Как отмечено в [1] знания в этой области ограничены, и её изучение представляется актуальным в целях осуществление необходимых мер для обеспечения эффективной охраны морской среды без ущерба для научных исследований и безопасности самой морской среды.
В различных местах наблюдался целый ряд случаев гибели морских млекопитающих, их выбрасывание на берег. Например, в сентябре 2002 года в районе Канарских островов и Испании наблюдалось массовое выбрасывание на берег морских млекопитающих, среди них несколько видов китов. Группа специалистов по китам обнаружили на их телах внутренние кровоизлияния, которые возникли ещё при жизни животных, а также другие признаки травматического воздействия гидроакустических сигналов - акустические сигналы силой более 180 дБ могут привести к гибели китов.
Наибольшую опасность представляют системы для морской сейсморазведки на основе пневмопушек. Они излучают энергию во всех направлениях, а сила этой энергии убывает с расстоянием обратно пропорционально квадрату мощности сигнала, что заставляет использовать мощные источники излучения энергии (заряды). Из-за такой мощности сигнала очень часто морские животные получают акустические травмы, что может приводить к их гибели. Травмы I категории вызываются акустическими сигналами такой силы, что они приводят к разрушению тканей животных и к их гибели; травмы II категории возникают тогда, когда акустический сигнал по частоте и силе находится в пределах слухового восприятия особей, что приводит к их временной дезориентации и делает их «глухими» к окружающим опасностям.
Представляются перспективными исследования, направленные на минимизацию вредных воздействий этих разведывательных технологий, которые обеспечат ослабление излучаемой энергии и в горизонтальном, и наклонном направлениях за счёт установки звукопоглощающих экранов или барьеров, или иных систем.
На наш взгляд, одним из эффективных в этом случае способов звукопоглощения могло бы стать создание слоя жидкости, насыщенного пузырьками воздуха (или другого газа) вокруг пневмопушки в направлениях, в которых распространение звука нежелательно. Это основано на предположении, что насыщенный газом водный раствор обладает свойствами близкими к свойствам звукопоглощающих пористых материалов [2].
С целью проверки этого предположения мы проводили простые эксперименты, в которых в стеклянном стакане размешивали вещества, выделяющие пузырьки газа при растворении. Постукивая по стенке стакана обычной чайной ложкой, анализировали характер звучания (сила звука, тон и тембр). Для получения количественных оценок использовался компьютер с анализатором спектра аудио-редактора SoundForge.
По теории немецкого акустика Э. Майера пузырьки являются резонансными поглотителями, где упругим элементом служит объём газа в пузырьке, а инерционным - масса воды на внешней поверхности пузырька. За счёт резонансного поглощения происходит ослабление энергии звука и, в первую очередь, ослабляются высокие и средние частоты, на которых происходят резонансы. Своё открытие Майер использовал для разработки подводного звукопоглотителя из слоя пластмассы с внутренними воздушными полостями. Он использовался для защиты подводных лодок от обнаружения их гидролокаторами.
Таким образом, мы пришли к следующим выводам:
- Сила звука уменьшается, а тембр звучания становится существенно менее насыщенным обертонами, когда вода содержит пузырьки газа. Значит, эффект звукопоглощения действительно имеет место, причем высокие и средние частоты затухают намного быстрее;
- По мере вытеснения пузырьков газа из раствора и восстановления его однородности, восстанавливается и характер звучания - пузырьки играют роль резонансных поглотителей, при их исчезновении пропадает и эффект поглощения звука
Проведенный анализ показывает, что сделанное предположение, верно, но для количественной оценки поглощения звука слоем воды, насыщенным газом, нужны дополнительные исследования в лабораторных условиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Гидроакустические шумы и сигналы антропогенного происхождения и их воздействие на популяции морских млекопитающих // Доклад WP-034-E, представленный Испанией на XXVI консультационном Совещании по договору по Антарктике. Мадрид. 2003.
- Дж. В. Стретт (Лорд Рэлей) Теория звука. Т.2. (пер. с англ.) М.: ГИТТЛ, 1955.