Почему звук в воде распространяется быстрее, чем в воздухе

Дата публикации: 16-08-2026 10:53:38

Звук в воздухе летит со скоростью около 343 метров в секунду. В пресной воде та же волна проходит около 1480 метров в секунду, в морской — около 1520. В этой статье «Рамблер» расскажет, с чем связана такая разница.
Что такое звук с точки зрения физики?
Звук — это механическая волна, представляющая собой последовательное сжатие и разрежение среды. Когда диффузор динамика движется вперед, он уплотняет молекулы воздуха перед собой, создавая зону повышенного давления. Эта зона передает толчок соседним молекулам, те передают следующим — и так по цепочке.
Сами молекулы при этом никуда не летят. Они колеблются на месте, а перемещается только состояние возмущения — волна давления.
Скорость, с которой это возмущение передается от частицы к частице, определяется двумя конкурирующими свойствами среды: упругостью и инерцией. Первое ускоряет передачу, второе замедляет. Математически это выражается уравнением Ньютона–Лапласа:
c = √(K / ρ)
c — скорость звука, K — объемный модуль упругости, характеризующий сопротивляемость среды сжатию, ρ — плотность, ее инерционное сопротивление движению.
NASA тестирует тихий сверхзвук: как это изменит авиацию
Упругость против инерции
Именно это соотношение объясняет кажущийся парадокс воды. Плотность воды примерно в 830 раз больше плотности воздуха, что само по себе должно было бы замедлить звук в воде примерно в 29 раз. Однако упругость воды несравнимо выше. Объемный модуль воды составляет около 2,2 ГПа, тогда как у воздуха — около 142 кПа, то есть вода примерно в 15 600 раз труднее сжимается.
Молекулы воды упакованы настолько плотно, что возмущение давления передается от одной к другой почти без задержки. Молекулы воздуха, напротив, разделены большими промежутками и взаимодействуют только через случайные столкновения, отчего передача занимает больше времени.
Если подставить оба параметра в формулу, выигрыш по упругости с большим запасом перекрывает проигрыш по инерции. Итоговое ускорение — √(15 600/830) ≈ 4,3 раза — именно то, что наблюдается на практике.
Три фактора, от которых зависит скорость звука в воде
В реальном океане скорость звука не постоянна. Она меняется в зависимости от трех физических параметров, каждый из которых DOSITS описывает количественно.
Температура — наиболее значимый фактор в верхних слоях. При повышении температуры на каждый градус Цельсия скорость звука в морской воде возрастает примерно на 4 м/с. Именно поэтому поверхностные слои теплых тропических морей проводят звук быстрее, чем холодные арктические воды.Соленость влияет умеренно: увеличение концентрации соли на 1 единицу PSU добавляет около 1,3 м/с. Ионы натрия и хлора, растворенные в воде, усиливают межмолекулярные взаимодействия и повышают упругость среды.Давление (глубина) действует иначе. С ростом глубины давление сжимает воду, уменьшая расстояние между молекулами и увеличивая упругость. Это прибавляет около 1,7 м/с на каждые 100 метров глубины.
Канал SOFAR: природный волновод
Три фактора — температура, соленость и давление — действуют в океане одновременно, но по-разному в зависимости от глубины. Примерно на 1000 метрах вода становится достаточно холодной, чтобы температура перестала ускорять звук, но давление еще недостаточно высокое, чтобы компенсировать это. В результате формируется слой с минимальной скоростью звука — канал SOFAR (Sound Fixing And Ranging Channel), который NOAA описывает как природный океанический «волновод».
Звуковые волны, попавшие в этот слой, ведут себя как свет в оптоволокне. Отклоняясь от зоны минимальной скорости вверх или вниз, они немедленно попадают в более быструю среду, которая возвращает их обратно. Волна движется вдоль оси канала, не рассеиваясь в стороны и теряя минимум энергии.
Весной 1944 года американские ученые Морис Юинг и Дж. Ламар Уорзел первыми экспериментально подтвердили этот эффект. Взрывные заряды, сброшенные на глубину около 450 метров, фиксировались гидрофонами на расстоянии до 900 морских миль, что составляет около 1650 километров, сообщает Discovery of Sound in the Sea.
Синие киты и финвалы пользуются каналом SOFAR для коммуникации на трансокеанских расстояниях. Их низкочастотные сигналы частично попадают в этот слой и распространяются по нему тысячи километров.
Таким образом, высокая скорость звука в воде является следствием одного базового соотношения: упругость среды важнее ее инерции. Вода в 15 600 раз труднее сжимается, чем воздух, и эта разница в жесткости с запасом перекрывает восьмисоткратное превосходство воды по плотности.
Ранее мы писали, есть ли звук в космосе.

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	Почему звук в воде распространяется быстрее, чем в воздухе	0	7.44	16-08-2026
2	Если говорит коротко — нигде. Полной тишины для живого человека ...	0	7	02-07-2026
3	🔊 Звук, сводящий морских гигантов с ума 🐳 Мировые океаны ...	-3	7	07-07-2026
4	Звук сводящий морских гигантов с ума Мировые океаны регулярно выбрасывают ...	0	0	05-07-2026
5	Звук сводящий морских гигантов с ума Мировые океаны регулярно выбрасывают ...	0	7	07-07-2026
6	Звук сводящий морских гигантов с ума Мировые океаны регулярно выбрасывают ...	-3	6	07-07-2026
7	Звук сводящий морских гигантов с ума Мировые океаны регулярно выбрасывают ...	-2	6	09-07-2026
8	Звук сводящий морских гигантов с ума Мировые океаны регулярно выбрасывают ...	0	7	11-07-2026
9	Звук сводящий морских гигантов с ума Мировые океаны регулярно выбрасывают ...	-5	7	15-07-2026

Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 9. Тональность: 0. Информативность: 7.44. Источник: vk.com.