خطوات الاستخدام
الخطوة 1: إدخال درجة الحرارة (T) بالدرجة المئوية. تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على سرعة الصوت في مياه البحر؛ فكلما زادت درجة الحرارة زادت سرعة الصوت بسبب زيادة الطاقة الحركية للجزيئات. يجب إدخال قيمة بين -2 و 40 درجة مئوية (نطاق المحيطات المعتاد).
الخطوة 2: إدخال الملوحة (S) بجزء في الألف (ppt). الملوحة تمثل تركيز الأملاح الذائبة، وتؤدي الزيادة في الملوحة إلى زيادة كثافة الماء، مما يرفع سرعة الصوت. النطاق النموذجي للمحيطات هو 30-40 ppt، مع متوسط 35 ppt.
الخطوة 3: إدخال العمق (Z) بالأمتار. العمق يعبر عن الضغط الهيدروستاتيكي، وكلما زاد العمق زاد الضغط، مما يزيد من كثافة الماء وبالتالي سرعة الصوت. النطاق من 0 إلى 11000 متر (أعمق نقطة في المحيط).
الخطوة 4: حساب سرعة الصوت. تستخدم الآلة الحاسبة معادلة تجريبية موثوقة: c = 1449.2 + 4.6T - 0.055T² + 0.00029T³ + (1.34 - 0.01T)(S - 35) + 0.016Z. يتم تعويض القيم المدخلة وإجراء العمليات الحسابية للحصول على الناتج بوحدة متر/ثانية. تظهر النتيجة مع دقة تصل إلى 0.1 م/ث.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على سرعة الصوت في البحر بخطوات الحل كاملة.
الحل
لحساب سرعة الصوت، نستخدم المعادلة: c = 1449.2 + 4.6T - 0.055T² + 0.00029T³ + (1.34 - 0.01T)(S - 35) + 0.016Z. بالتعويض: T=10, S=35, Z=0.
أولاً: 4.6×10 = 46
ثانياً: 0.055×100 = 5.5
ثالثاً: 0.00029×1000 = 0.29
رابعاً: (1.34 - 0.01×10) = 1.34 - 0.1 = 1.24، و (S-35)=0، لذا الجزء صفر.
خامساً: 0.016×0 = 0.
نجمع: 1449.2 + 46 - 5.5 + 0.29 + 0 + 0 = 1490.0 م/ث.
إذن سرعة الصوت حوالي 1490 متر في الثانية. هذه قيمة نموذجية للمياه السطحية في المحيطات المعتدلة.
الحل
نطبق المعادلة نفسها: c = 1449.2 + 4.6T - 0.055T² + 0.00029T³ + (1.34 - 0.01T)(S - 35) + 0.016Z.
بالتعويض: T=25, S=36, Z=500.
حساب الحدود:
- 4.6×25 = 115
- 0.055×625 = 34.375
- 0.00029×15625 = 4.53125 (تقريباً)
- (1.34 - 0.01×25) = 1.34 - 0.25 = 1.09، و (S-35)=1، لذا المساهمة = 1.09×1 = 1.09
- 0.016×500 = 8
نبدأ بالثابت: 1449.2
ثم نضيف: 115 - 34.375 + 4.53125 + 1.09 + 8 = (115+4.53125+1.09+8) - 34.375 = 128.62125 - 34.375 = 94.24625
المجموع: 1449.2 + 94.24625 = 1543.44625 م/ث، أي حوالي 1543.4 م/ث.
لاحظ أن السرعة أعلى بكثير من المثال الأول بسبب ارتفاع درجة الحرارة والعمق والملوحة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة سرعة الصوت في البحر.
قيم مُدخَلة قياسية
- درجة الحرارة (°C)
- 22
- الملوحة (PSU)
- 10
- العمق (م)
- 50
قيم مُدخَلة مرتفعة
- درجة الحرارة (°C)
- 40
- الملوحة (PSU)
- 100
- العمق (م)
- 85
قيم مُدخَلة منخفضة
- درجة الحرارة (°C)
- 5
- الملوحة (PSU)
- 1
- العمق (م)
- 10
قيم مُدخَلة قياسية
- درجة الحرارة (°C)
- 30
- الملوحة (PSU)
- 30
- العمق (م)
- 30
قيم مُدخَلة مرتفعة
- درجة الحرارة (°C)
- 80
- الملوحة (PSU)
- 80
- العمق (م)
- 80
قيم مُدخَلة منخفضة
- درجة الحرارة (°C)
- 10
- الملوحة (PSU)
- 10
- العمق (م)
- 10