Аку́стика океа́на, раздел гидроакустики, изучающий распространение звуковых волн в океане. Звуковые волны – единственный вид излучения, который способен распространяться в океане на расстояния в сотни и тысячи километров. Поэтому акустика океана играет важную роль в процессе освоения и изучения океана. На использовании звуковых волн основаны подводная локация и связь, обнаружение рыбных косяков, изучение биологического состава глубоководных звукорассеивающих слоёв, ветрового волнения, неоднородностей водной толщи и подводного грунта. Акустическая томография океана позволяет определять трёхмерную структуру водных масс на больших акваториях.

Рис. 1. Типичный профиль скорости звука, при котором образуется подводный звуковой канал.Рис. 1. Типичный профиль скорости звука, при котором образуется подводный звуковой канал.Основные акустические характеристики океана: скорость звука, затухание звука, собственные шумы океана. Скорость звука в морской воде изменяется мало и лежит обычно в пределах 1450–1540 м/с. Однако даже такие небольшие её изменения существенным образом сказываются на распространении звука. Скорость звука зависит от температуры, солёности и гидростатического давления (или глубины ${z}$). При увеличении температуры и солёности скорость звука растёт, причём наибольшее влияние оказывает температура воды. Скорость звука резко изменяется по глубине (рис. 1). Вертикальный градиент скорости звука в большинстве районов Мирового океана примерно в тысячу раз больше горизонтального. Исключение представляют лишь области схождения тёплых и холодных течений, где горизонтальный градиент сопоставим с вертикальным. Поэтому в первом приближении океан можно считать стратифицированной (горизонтально-слоистой) средой. Под совместным влиянием температуры, солёности и гидростатического давления в океане образуется подводный звуковой канал (ПЗК) – слой с минимумом скорости звука на некоторой глубине. Луч, вышедший из излучателя под не слишком большим углом скольжения, вследствие рефракции звука будет вновь и вновь возвращаться к оси канала. Такое распространение называется волноводным. Максимальная дальность распространения звука в ПЗК ограничивается главным образом затуханием звука в морской воде. Звук низких частот, для которых затухание мало, может распространяться на огромные расстояния. Это явление получило название сверхдальнего распространения звука в океане.

Ряд интересных особенностей возникает при расположении излучателя звука вблизи поверхности. На рис. 2 видна типичная для ПЗК зональная структура звукового поля, представляющая собой последовательность облучённых зон и зон акустической тени. В зоны тени не попадают прямые звуковые лучи; интенсивность отражённых от дна лучей мала из-за утечки акустической энергии в грунт. Иногда отчётливая зональная структура в океане наблюдается на протяжении очень больших расстояний (свыше 2000 км).

Рис. 2. Типичная зональная структура звукового поля в подводном звуковом канале.Рис. 2. Типичная зональная структура звукового поля в подводном звуковом канале.Вторичный выход звуковых лучей на малые глубины после их поворота в глубинных слоях обычно связан с их сгущением, вследствие чего эти области называются зонами конвергенции, и с образованием каустических поверхностей (жирные линии на рис. 2). Типичная горизонтальная протяжённость зон тени в глубоком океане составляет 60–65 км, а зон конвергенции – 10–15 км. В арктических и антарктических районах ось канала находится вблизи поверхности (приповерхностный звуковой канал). В ряде районов существует двухосевой канал, когда одна ось находится на поверхности, а другая – на некоторой глубине.

На более низких частотах звуковое поле в стратифицированном океане может быть представлено в виде суперпозиции нормальных волн (мод). Число распространяющихся мод зависит от отношения длины звуковой волны к глубине океана. Чем больше это отношение, тем меньше число распространяющихся мод. При плавном изменении свойств океана (глубины, профиля скорости звука) взаимодействием мод можно пренебречь (адиабатическое приближение).

Распространение звука в океане сопровождается рассеянием звуковых волн (см. Рассеяние звука). Основными рассеивателями являются поверхностное волнение, случайные объёмные неоднородности водной толщи, воздушные пузырьки, косяки рыб, глубоководные звукорассеивающие слои, неоднородности грунта и неровности донного рельефа. В результате рассеяния звука возникает морская реверберация – основная помеха для гидролокации. С другой стороны, рассеянные поля содержат информацию об акустических параметрах рассеивателей, которая может быть получена путём решения обратной задачи.

Важная акустическая характеристика океана – его собственные подводные шумы. Они содержат большой объём информации о состоянии поверхности океана, атмосферы над ним, о тектонических процессах в океанической коре, о поведении морских животных. С изменением частоты в интервале от 0,1 до 100 кГц уровень подводных шумов в среднем уменьшается на 100 дБ. Основными источниками подводных шумов являются подводные землетрясения, турбулентность в атмосфере и океане, обрушение волн, судоходство, дождь, перемещение ледяных полей и отдельных льдин, шумы, создаваемые морскими животными.