Скорость таяния ледников определят акустики
12 декабря 2013 г.
Вопрос о том, как быстро тают ледники, интересует климатологов уже давно, но найти на него ответ оказалось непросто. Теперь на прошедшей в Сан-Франциско очередной сессии Американского акустического общества был представлен несколько неожиданный подход к решению проблемы: ученые записали и проанализировали звуки, возникающие при таянии сползающего в море ледника.
"Мир безмолвия" оказался изрядно шумным
В воде звуковые колебания распространяются быстрее и дальше, чем в воздухе, что позволяет, скажем, китам поддерживать акустическую связь на огромных расстояниях, а людям - определять глубину водоема посредством эхолотов и обнаруживать подводные объекты с помощью гидролокаторов.
Так что зря, выходит, известный исследователь-аквалангист Жак-Ив Кусто назвал свою знаменитую книгу и снятый по ней оскароносный документальный фильм "В мире безмолвия". Ведь на самом деле подводный мир полон разнообразных звуков. А вблизи сползающего в море ледника к ним примешивается еще один, в других местах не встречающийся, - весьма специфическое потрескивание. "Этот звук присутствует там постоянно, - говорит Кевин Ли (Kevin Lee), инженер-акустик из лаборатории прикладных исследований Техасского университета в Остине. - Его частотный диапазон простирается от одного до трех килогерц, что примерно соответствует зоне наивысшей чувствительности человеческого уха".
Техасские акустики помогают гляциологу с Аляски
Это потрескивание, вернее, его происхождение, очень заинтересовали Эрин Петтит (Erin Pettit), профессора гляциологии факультета геологии и геофизики университета Аляски в Фэрбанксе. Исследовательница предположила, что звук может быть связан с таянием ледника и высвобождением заключенных в нем пузырьков воздуха. Чтобы проверить свою гипотезу, профессор Петтит обратилась в лабораторию прикладных исследований Техасского университета.
"Одно из основных направлений нашей работы - изучение акустики пузырей", - поясняет Кевин Ли. - У нас в лаборатории есть специальный бак для экспериментов с таянием льда. Мы можем следить за процессом и одновременно вести запись на видео- и аудионосители".
Кевин Ли поместил образцы льда, присланные с Аляски, в лабораторный бак с охлажденной водой и провел ряд опытов по их контролируемому расплавлению.
Мириады тихих щелчков сливаются в громкий гул
Анализ результатов подтвердил верность гипотезы профессора Петтит, говорит инженер-акустик: "Впервые нам удалось доказать, что этот потрескивание действительно связано с высвобождением пузырьков воздуха из тающего льда". Синхронизация видео- и аудиозаписей не оставила сомнений в том, что выход каждого воздушного пузырька действительно сопровождается характерным щелчком - хоть и очень тихим, но явственно различимым. А мириады этих тихих щелчков складываются в то самое громкое и непрерывное потрескивание, что регистрируется под водой вблизи ледников.
Заодно, кстати, обнаружилось, что звуки вызываются не лопающимися, а поднимающимися в воде пузырьками, говорит Кевин Ли: "Когда пузырьки покидают толщу льда и оказываются в воде, они вибрируют. Оболочка пузырька ведет себя как диффузор громкоговорителя. А частота колебаний обратно пропорциональна диаметру пузырька. То есть чем меньше пузырек, тем более высокий звук он издает".
Теперь пора решать прикладную задачу
В целом же техасские ученые получили в своей лаборатории тот самый диапазон частот, который имеет место в природе: от одного до трех килогерц. "Трудно поверить, что такие крохотные воздушные пузырьки производят столько шума, однако это действительно так, - говорит Кевин Ли. - Звук тающего ледника намного громче, чем прочие подводные звуки, будь то шум волн или шум судов".
Теперь, когда гипотеза профессора Петтит подтвердилась, ученые задумываются над прикладным применением добытых сведений. "Наша главная задача сейчас состоит в том, чтобы выяснить, нельзя ли использовать этот звуковой эффект для мониторинга таяния ледников, - говорит Кевин Ли. - Идея сводится к тому, чтобы установить специальные подводные микрофоны - так называемые гидрофоны - вблизи тающего ледника и с их помощью регистрировать шум, сопровождающий этот процесс. Чем громче треск, тем быстрее тает ледник".