19. Подводный треск айсбергов
Океан шумит, и шум этот слышен не только в воздухе, но и под водой. Подводный гул океана сильно отличается от атмосферных звуков: у них разные источники, и, кроме того, под водой звуки могут распространяться на сотни и тысячи километров. Подводное звучание океана сильно зависит от частотного диапазона. Шум на частотах в сотни герц и выше в основном отражает неспокойное состояние морской поверхности. На более низких частотах океанический гул складывается из множества источников, как природных (сейсмические события, гул ветра, голоса китов и других морских животных), так и антропогенных (прежде всего морской транспорт, а также сонары, эхолокация, сейсморазведка, подводные индустриальные работы и так далее). Индустриальная зашумленность особенно сильна в умеренных широтах Северного полушария. Измерения показали, например, что общая громкость глубинного шума в Тихом океане к западу от Калифорнии возросла примерно на 10 дБ за последние десятилетия.
В Южном полушарии антропогенный вклад меньше, и потому здесь можно различить новый шум, нехарактерный для Северного полушария, — «звуки Антарктиды». Ежегодно Антарктида сбрасывает в океан около 2000 гигатонн льда. Примерно половина этой массы приходится на крупные айсберги размером больше десятка километров и толщиной 200–300 метров. Среди них встречаются и настоящие гиганты площадью несколько тысяч квадратных километров. Таяние крупных айсбергов — а оно может затянуться на месяцы и годы — сопровождается их растрескиванием (рис. 1). Каждое такое событие порождает сильный подводный звук на частоте около 10 герц, который распространяется почти без затухания на тысячи километров. Поскольку айсбергов много и тают они непрерывно, они создают постоянный подводный треск в южной части Мирового океана, который особенно усиливается в летние месяцы.
Рис. 1. Покрытая множеством трещин поверхность крупного столообразного айсберга, отколовшегося от антарктического шельфового ледника. Источник: Тэд Скэмбос (Ted Scambos), Национальный центр данных по исследованию снега и льда (NSIDS)
В основе этого величественного природного явления лежит конкретный и вполне понятный физический процесс, и, следовательно, его можно попытаться просчитать и сравнить с экспериментальными данными. Как и во всякой задаче, касающейся макроскопических процессов в окружающей среде, ни о каком настоящем точном теоретическом вычислении тут речи не идет: уж слишком много разнородных факторов влияет на реальные числа. С другой стороны, если суть физического явления ясна, то можно попытаться построить приближенную описательную модель, подобрать разумные значения для ее параметров и в рамках нее сосчитать искомую величину. Сравнивая затем расчеты с данными, можно улучшать модель и уточнять численные значения параметров. Очень многие природные процессы так и описываются.
Задача
Постройте теоретическую модель явления и оцените средний уровень громкости в «подводных децибелах» от постоянного растрескивания айсбергов. Определение громкости звука под водой см. в задаче «Максимальная громкость и высота звукa».
