研究內容
海洋聲學海洋聲學的基本內容包括三方面：
①聲在海洋中的傳播規律和海洋條件對聲傳播的影響，主要包括不同水文條件和底質條件下的聲波傳播規律，海底對聲波傳播的影響，海水對聲的吸收，聲波的起伏，散射和海洋噪聲等問題。
②利用聲波探測海洋。
③海洋聲學技術和儀器。
基礎理論
聲速分布海水由於受太陽輻射加熱和風力攪拌等的影響，其溫度的垂直分布一般呈分層結構（見海洋層結）。就大洋來說，由海面向下，可依次分為表面混合層（見海洋混合）、季節躍層、主躍層和深水等溫層。加上壓力的影響,使海洋中的聲速呈垂直分布(圖1)。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，描寫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（見大洋聲道）。
低頻聲波在聲道中能傳播到很遠的地方，例如1千克TNT炸藥的爆炸聲,能在聲道中傳播達1萬公里以上，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。在聲道中，若聲源和接收器不在聲道軸附近，而距海面較近時，接收器離開聲源沿水平方向移動，每隔一定距離便出現聲強較高的區域，稱會聚區。它是聲道中自聲源輻射出的許多相鄰聲線在海面下反轉點相交的包絡區（圖2）。大洋中的聲能會聚區大致每隔30～40海里出現一次，其強度逐次減弱。
會聚區在無風浪攪拌的條件下，表層海水經日光照曬，往往出現上層的溫度和聲速都比下層高的情況，使聲速呈負梯度的垂直分布。在這種情況下,聲波傳播的曲線,總是彎曲向下,在聲能達不到的地方產生聲影區。由圖3可見聲波幾乎傳不到表層。另外，如果海比較淺，則聲線會碰到海底。由於海底的反射損失大，聲能衰減很大，因此不能傳播得很遠。
表面聲道和聲影區
海底反射損失海水使聲波在傳播過程中衰減的效應，可用聲衰減係數β（分貝/千米）來表示，常用的公式有：
① 馬什-舒爾金公式(1962)
式中β的單位為分貝/千碼（1碼等於91.44厘米），f的單位為千赫。
海中的氣泡、海洋生物和懸浮體，都會散射和反射聲波。散射或反射係數與物體的大小、介質和結構有關。不同的物體有不同的散射頻率回響。海中存在由生物體構成的、能強烈散射聲波的深海散射層，它們遍布各大洋，往往分成幾層,其深度隨晝夜和季節不同而變化,這反映了生物的趨光性。海底底質的不均勻和不平整，也會增加聲波的散射。
聲波受波動海面的反射，或者穿過溫度呈微觀不均勻的水團時，其信號強度和相位都會發生起伏。海洋內波對聲的傳播影響很大，會引起聲波大幅度的緩慢起伏。
海洋噪聲 由於海面波浪、渦流、海洋生物發聲，水下火山爆發或地震，海水分子的熱運動和航船來往等原因，使海洋中存在噪聲（見海洋環境噪聲）。它是聲吶的一種強幹擾。
聲納定位由波浪產生的 500～5000赫的噪聲，與海面的風級和海況有關。利用此頻率的噪聲，可以監測海面的風級和海
海洋聲學海底聲學勘探 在海洋開發中，聲技術是勘探海底唯一有效的手段，廣泛套用的地震勘探儀便是聲技術套用的一例。海底的界面不平整，底質內部的顆粒大小不一，以及分層和水平方向的不均勻性，都影響著聲波的散射和反射。使用高頻窄水平波束的測掃聲吶，可以得出海底凸出部分對聲波的強烈散射和凹下部分的聲陰影區所構成的地貌聲圖。
海底沉積物一般都是分層的。因各層的聲學特性不同，故可以利用聲學方法測定海底沉積物的分層情況和各層中的聲速。常用的方法有折射法和反射法，對於較淺的沉積層，也可以用淺地層剖面儀進行測量。利用聲學遙感技術對海底的底質進行分類的工作，已得到迅速發展。
海洋調查和開發中的聲學技術 包括測量技術、信息傳遞和控制技術。它與最新的微電子學、微計算機和換能技術結合，廣泛用於水文、地質、地貌和生物等領域的測量，並用於水下定位、導航、通信、遙控、遙測等各方面，在海洋調查和海洋開發中起著重要的作用。
簡史展望
聲速剖面儀收放第一次世界大戰中，由於潛艇在水下作戰的需要而研製出聲吶，從而發展了聲波在海洋中傳播的理論。在不同海區、不同季節和晝夜使用聲吶時，發現聲吶的作用距離與海洋水文要素、波浪、海流、內波、海底地質地貌、海洋環境噪聲和海中浮游生物等有密切關係。因此，50年代以後，逐漸形成了研究聲波在海洋中傳播的規律和利用聲波的研究探測海洋的新的學科分支──海洋聲學。
從此之後，聲波廣泛套用於探測海底沉積物和地層結構，海底的地形地貌,海水的流動,海水的溫度和流速的不均勻性，海水中各種物體如魚群、深海散射層、冰山和沉船,海面的波浪和水下的內波等,並可用於颱風和海嘯等自然災害的預報。此外，它還用於水下導航、定位、信號傳遞和遙控等技術中。聲學技術的廣泛套用,需要更深入地研究聲波在海中的傳播規律，研究溫度、鹽度、風浪、海流、內波、海底類型和海中懸浮物等因素對聲波傳播的影響，以便更好地獲取和識別聲信號。聲波在深海中的傳播規律，已有系統的理論，但在淺海中傳播時，由於海底和水文條件的多變性，理論計算很困難，套用了電子計算技術之後，一些相當複雜的淺海傳播問題,已得到初步解決。海洋聲學的實驗規模較大,除依靠調查船外，已大量採用浮標和固定岸站來完成，有些實驗因耗資過大，往往需要幾個國家聯合進行。當前利用電子計算機，把從發射到接收聲波的過程中的波形的變化，反推聲在海中傳播的規律，進而判斷海洋媒質的狀態，將是海洋聲學研究的一個新方向。此外，現代的微電子學、微計算機、信號處理技術和換能技術等的發展，都對海洋聲學的發展有重要的影響。
參考書目
1，C.S.Clay，H.Medwin，AcousticalOceanography，John Wiley & Sons，New York，1977.
2，http://www.ikepu.com/geography/ocean/branch/marine_acoustics.htm
3，http://100k.ccut.edu.cn/read.php?tid=9522
海洋百科（一）
| 走進神秘的海底世界，海洋生物，海洋地理，海洋能源探秘。 |
