Реферат: Атмосферная акустика

В случае падения температуры с высотой и очень сильном звуке в атмосфере (например, гром, самолет), когда его предельная слышимость определяется рефракцией (а не поглощением), радиус зоны слышимости l(м) на земле (рис.8.10а) можно оценить по приближенной формуле;

l = 2 (T₀ H/)^0,5 (8.28)

где Т₀ ºК – температура у земной поверхности; Н – высота звука; ºС/1м – вертикальный градиент температуры.

При образовании мощных интенсивных инверсий в атмосфере луч от наземного источника (согласно рис. 8.10б), испытав полное внутреннее отражение, вернется на земную поверхность. При очень сильных звуках возможно такое двух- трехкратное (и даже более) отражение в системе земная поверхность – инверсия, т.е. создание волновода с аномальной слышимостью звука на большом расстоянии. По этой причине в морозные ночи (т.е. при сильных радиационных инверсиях) слышимость всегда сильно улучшается.

Ослабление звука в атмосфере. Звуковая волна по мере удаления от источника звука ослабляется за счет трех факторов: 1) падение плотности потока энергии в расширяющейся сфере волны; 2) рассеяния на акустических неоднородностях; 3) различных механизмов поглощения. В итоге для силы звука I (Вт/м² ) на расстоянии rзакон ослабления за счет всех трех факторов записывается в виде:

I = (8.29)

где I₀ – начальная сила звука; I₀ /r² – дает ослабление за счет падения плотности волны на расстоянии r ; e^{– 2 r} – дает ослабление за счет поглощения и рассеивания на расстоянии r, – коэффициент ослабления, м^–1 .

Вместо силы ослабления силы звука по (8.29) используется также формула ослабления (потерь) звука на расстоянии r в децибелах. Потери L_* будут очевидно равны

L_* = 10 lg = 20 lg r + r (8.30)

где= 20lg e = 8,68 .

Первое слагаемое в (8.30) выражает потери звука за счет падения плотности в расширяющейся сферической волне, а второе – за счет всех механизмов поглощения и рассеивания. Спецификой использования (8.30) является то, что в первом слагаемом r следует выражать в м, а во втором в тех единицах длины, в каких она использована в (дБ/м, дБ/км и др.).

Рассеивание и поглощение звука зависят также от частоты. С ее ростом они возрастают очень сильно по квадратичному закону. Поэтому коэффициенты ослабления обычно задаются для стандартной частоты в 1000 Гц. На других частотах в их значение следует вводить соответствующие поправки. Следствием этой зависимости ослабления силы звука от частоты является то, что в реальной атмосфере высокочастотные составляющие быстро теряются (вымываются) и звук становится насыщенным низкими тонами, например удаленные раскаты грома. Этим объясняется также тот фактор, что инфразвук распространяется на большие расстояния, ослабляясь гораздо меньше, чем обычные звуковые волны.

Сильные звуки, особенно антропогенного происхождения (отбойный молоток, шум мотора самолета и др.), в целом вредно действуют на здоровье человека. Так, для тихих жилых районов низкочастотные шумы (до 150–300 Гц) не должны превышать 60–65 дБ, а высокочастотные (2400 Гц и выше) – 15–20 дБ. Для жилых кварталов со средним уровнем шумов их значения могут быть на 5–7 дБ выше. В шумных деловых районах уровень шумов в низкочастотной области составляет 80–85 дБ, а в высокочастотной около 30–40 дБ. Как пример, хорошей акустической обстановки приведен характерный уровень шума в ночное и дневное время в джунглях в дБ:

Полоса Гц	75–150	150–300	300–600	600–1200	1200–2400	2400–4800
День, дБ	50	36	25	10	9	8
Ночь, дБ	45	30	18	5	15	21