АКУ́СТИКА ДВИ́ЖУЩИХСЯ СРЕД

АКУ́СТИКА ДВИ́ЖУЩИХСЯ СРЕД, раз­дел аку­сти­ки, в ко­то­ром изу­ча­ет­ся влия­ние дви­же­ния сре­ды (ат­мо­сфе­ра, во­да, жид­кие сре­ды в жи­вых ор­га­низ­мах) ли­бо ис­точ­ни­ка зву­ка на рас­про­стра­не­ние и ге­не­ра­цию аку­стич. волн. По­ня­тие «А. д. с.» воз­ник­ло в нач. 20 в.– во вре­мя 1-й ми­ро­вой вой­ны при ис­сле­до­ва­ни­ях рас­про­стра­не­ния в ат­мо­сфе­ре волн от мощ­ных взры­вов и при раз­ра­бот­ке ме­то­да зву­ко­мет­рии. Даль­ней­шее раз­ви­тие бы­ло свя­за­но в осн. с раз­ра­бот­кой ме­то­дов аку­стич. зон­ди­ро­ва­ния ат­мо­сфе­ры и ме­то­дов сни­же­ния шу­ма в авиа­ции. Пио­нер­ские ра­бо­ты в этой об­лас­ти сде­ла­ны рос. учё­ны­ми Н. Н. Ан­д­рее­вым, И. Г. Ру­са­ко­вым, В. А. Кра­силь­ни­ко­вым, Д. И. Бло­хин­це­вым и др.

Дви­же­ние сре­ды со ско­ро­стью $\boldsymbol v$ при­во­дит к из­ме­не­нию век­то­ра ско­ро­сти зву­ка $\boldsymbol c_1$ от­но­си­тель­но не­под­виж­но­го на­блю­да­те­ля: $\boldsymbol c_1 = c  \boldsymbol n + \boldsymbol v$ (здесь $c$ – ско­рость зву­ка в не­под­виж­ной сре­де, $\boldsymbol n$ – еди­нич­ный век­тор, пер­пен­ди­ку­ляр­ный фа­зо­во­му фрон­ту вол­ны). При не­од­но­род­ном в про­стран­ст­ве дви­же­нии сре­ды про­ис­хо­дит реф­рак­ция зву­ка, т. е. ис­крив­ле­ние тра­ек­то­рии зву­ко­вых лу­чей. Так, напр., по­сколь­ку в при­зем­ном слое ат­мо­сфе­ры ско­рость вет­ра обыч­но воз­рас­та­ет с вы­со­той, при рас­про­стра­не­нии зву­ка про­тив вет­ра зву­ко­вые лу­чи за­ги­ба­ют­ся вверх, об­ра­зуя зо­ну мол­ча­ния на зем­ной по­верх­но­сти, а при рас­про­стра­не­нии зву­ка по вет­ру лу­чи за­ги­ба­ют­ся вниз, чем объ­яс­ня­ет­ся луч­шая слы­ши­мость с под­вет­рен­ной сто­ро­ны. Ре­ше­ние об­рат­ной за­да­чи – оп­ре­де­ле­ние ско­ро­сти вет­ра в ат­мо­сфе­ре по реф­рак­ции зву­ко­вых лу­чей – иг­ра­ет важ­ную роль в фи­зи­ке ат­мо­сфе­ры. Океа­нич. те­че­ния мень­ше влия­ют на рас­про­стра­не­ние зву­ка, по­сколь­ку от­но­ше­ние $v/c$ в океа­нах на 1–2 по­ряд­ка ве­ли­чи­ны мень­ше, чем в ат­мо­сфе­ре. Тем не ме­нее из­ме­не­ния ам­пли­ту­ды, фа­зы и вре­ме­ни рас­про­стра­не­ния зву­ка по­зво­ля­ют дис­тан­ци­он­но ис­сле­до­вать струк­ту­ру не­ста­цио­нар­ных океа­нич. те­че­ний, при­ли­вов и внут­рен­них волн.

Тур­бу­лент­ные по­то­ки, су­ще­ст­вую­щие в ат­мо­сфе­ре и океа­не по­ми­мо ре­гу­ляр­ных те­че­ний, вы­зы­ва­ют рас­сея­ние зву­ко­вых волн и флук­туа­ции их ам­пли­туд и фаз. Раз­ви­тие тео­рии этих яв­ле­ний при­ве­ло к раз­ра­бот­ке совр. ме­то­дов ди­стан­ци­он­но­го аку­стич. зон­ди­ро­ва­ния сред.

При об­те­ка­нии тел по­то­ком жид­ко­сти или га­за про­ис­хо­дит аэ­ро­ди­на­мич. ге­нера­ция зву­ка. Она обу­слов­ле­на ли­бо ав­то­ко­ле­ба­ния­ми сис­тем ре­зо­на­тор­но­го ти­па (напр., гу­де­ние те­ле­граф­ных про­во­дов, свист ко­ра­бель­ных сна­стей, зву­ча­ние ду­хо­вых муз. ин­ст­ру­мен­тов), ли­бо сры­вом тур­бу­лент­ных вих­рей с по­верх­но­сти об­те­кае­мых тел (т. н. вих­ре­вой звук, шум). Ин­тен­сив­ность вих­ре­во­го зву­ка в во­де, при про­чих рав­ных ус­ло­ви­ях, в 10 раз боль­ше его ин­тен­сив­но­сти в воз­ду­хе.

Рас­смот­ре­ние дви­жу­щих­ся ис­точ­ни­ков (ли­бо при­ём­ни­ков) зву­ка в не­по­движ­ной сре­де мо­жет быть све­де­но к ре­ше­нию эк­ви­ва­лент­ной за­да­чи А. д. с. пу­тём пе­ре­хо­да к сис­те­ме ко­ор­ди­нат, свя­зан­ной со счи­таю­щим­ся не­под­виж­ным ис­точ­ни­ком.

При дви­же­нии тел со сверх­зву­ко­вой ско­ро­стью (сна­ря­ды, са­мо­лё­ты) в сре­де воз­ни­ка­ют скач­ки уп­лот­не­ния, т. н. удар­ные вол­ны, по ме­ре за­ту­ха­ния пре­вра­щаю­щие­ся в зву­ко­вые. Сво­бод­ные струи, дви­жу­щие­ся со сверх­зву­ко­вой ско­ро­стью (напр., при ис­те­че­нии га­за из со­пла ре­ак­тив­ных дви­га­те­лей), так­же слу­жат ис­точ­ни­ком зву­ко­вых и ульт­ра­зву­ко­вых волн.

Про­бле­мы аэ­ро­ди­на­мич. ге­не­ра­ции зву­ка в воз­ду­хе вы­де­ли­лись в под­раз­дел А. д. с., на­зы­вае­мый аэ­ро­аку­сти­кой. Прак­тич. за­да­чи в этой об­лас­ти свя­за­ны с про­бле­ма­ми об­на­ру­же­ния и иден­ти­фи­ка­ции ис­точ­ни­ков зву­ка (вклю­чая ядер­ные взры­вы), а так­же с про­бле­мой борь­бы с шу­мом (осо­бен­но в го­ро­дах и рай­онах, при­ле­гаю­щих к аэ­ро­пор­там).