聲道

海水由於受太陽輻射加熱和風力攪拌等的影響，其温度的垂直分佈一般呈分層結構，加上壓力的影響，使海洋中的聲速呈垂直分佈。從聲速最低的地方發射的聲波，由於上下層的聲速不同而發生折射，反映聲波傳播途徑的聲線，總是彎向聲速最低的地方。大部分聲波在海水中經過這樣的往復彎曲折射，而不與海面和海底接觸，故能量損失很小，這種現象稱為聲道現象，聲速最低的地方稱為聲道軸。

低頻聲波在聲道中能傳播到很遠的地方，例如一千克TNT炸藥的爆炸聲，能在聲道中傳播一萬公里以上，故可以利用聲道的這種特性，傳送失事的飛機和船隻的呼救信號，監測水下的地震、火山爆發和海嘯等。

風浪的攪拌，使表層海水形成等温層。其中的靜壓力，使聲速隨深度的增加而略有增加。等温層內自聲源出發的聲線總是彎曲向上，經海面反射而向前傳播，也可以傳播到較遠的地方，稱為表面聲道。

第二次世界大戰期間，美國和前蘇聯的科學家分別發現，在大洋深處有一些深海聲道可以讓聲波傳得很遠。在深海聲道中，聲音可以傳播到數千公里之外而沒有減弱的跡象。後來的科學家還為此做過一次實驗，他們在澳洲南部海中投下深水炸彈，爆炸產生的聲波順着深海聲道繞過了好望角，又折向赤道，橫穿大西洋，經過3小時43分鐘後，竟然被北美洲百慕大羣島的測聽站收聽到了。計算起來，這顆炸彈爆炸後的聲波一共“走”了19200公里，在海洋中環繞地球達半圈！

經過理論分析，科學家發現，這是因為大自然在大洋深處造成了對聲波傳播非常有利的深海聲道。海水下的聲速基本上由温度和海水壓力控制：温度愈低，聲速也愈慢；而海水壓力愈大，則聲速愈快。大洋中的水温從總的來説是太陽照射造成的，因此温度總是隨深度增加而降低，但到一定深度後温度就不再改變，形成深海等温層。而海水壓力卻只與深度有關，深度愈大，海水壓力就愈大。因此，如果從海面向下觀察，就會發現，聲速先是隨深度增加、温度降低而變慢，當下降到一個最低值時，海水温度不再改變，這時，聲速就會隨海水壓力增大而變快。

這樣，聲波傳播的速度在整個海洋中變成了上下兩層，在上面的一層中，水層越深，聲速越慢；在下面的一層中，水層越深，聲速則越快。在這兩層交界的地方，就形成了一個特殊的聲道軸，由於聲波在傳播中總是向聲速慢的界面彎曲，因此聲道軸上方和下方的聲音都會折回聲道軸。在上面的一層中，水層越深，聲速越慢；在下面的一層中，水層越深，聲速則越快。這樣，聲能被限制在聲道上下一定的深度範圍內傳播，不接觸海面和海底，這就像在聲道軸上下各放一塊反射聲音特別好的大平板一樣，聲音總是在這兩塊平板之間來回反射，能量不受損失，可以傳到很遠的地方。這就是“深海聲道”。

深海聲道經常受到複雜海況的影響，海洋深度的變化、海底山脈的阻擋都是障礙。一般説來，如果海的深度變淺，對聲道會有明顯的影響，但如果不淺到聲道的下界，影響就不大，如果越過了下界，聲道中的部分聲波能量就會受損。海底愈淺，聲能受損就愈嚴重。如果海底穿過整個聲道，那麼聲道效應就沒有了，聲道就消失了。