<< Научные направления

Томография движущегося океана

В.А.Буров

Акустика океана - быстроразвивающееся научное направление, включающее в себя достижения современной волновой физики, математики, инженерии. Океан, как объект научного исследования, представляет собой сложную среду, особенности которой все еще недостаточно хорошо изучены, в то время как важность их понимания неоспорима: океан является и 'кухней погоды', и объектом интенсивного освоения. Может показаться странным, но в океане существует большое количество объектов, о которых стало известно совсем недавно. Так, в океане есть вихри, аналогичные синоптическим вихрям в атмосфере, и именно в них сосредоточено порядка 90% кинетической энергии океана (а совсем не в глобальных течениях типа Гольфстрима). Есть линзы, фокусирующие падающее на них излучение. Есть так называемая тонкая структура. И все это требует изучения. Но изучать океан весьма сложно. Во-первых, потому, что весьма ограничен набор инструментов: только звуковые волны способны распространяться в морской воде на расстояния, представляющее исследовательский интерес, а значит, океан может быть исследован лишь акустическими методами. Во-вторых, в силу особенностей распространения звука под водой, исследовательская задача является чрезвычайно сложной, как с математической точки зрения, так и с точки зрения практического воплощения. В-третьих, океан - большой и изменчивый, а потому нужны принципиально новые методы, позволяющие отслеживать его состояние в режиме реального времени.

Одним из наиболее перспективных методов является акустическая томография океана. В настоящее время томографические группы работают в ряде стран мира: США, Японии, Франции, Италии. В России томографические группы работают в учреждениях РАН (Институте океанологии и Акустическом институте) и на кафедре акустики физического факультета МГУ под руководством профессора В.А. Бурова в кооперации с Государственным научным предприятием 'Регион'. Работы ведутся по целому спектру направлений: разработка новых представлений океанических неоднородностей (вихрей, линз), подлежащих восстановлению в томографической задаче, разработка новых томографических схем и компьютерное моделирование, создание аппаратных средств. Рассматриваются методы оценки распределения температуры и скорости течения с помощью системы протяженных (модовых) антенн, размещенных по внешнему контуру исследуемой акватории. Учитываются возможные неточности в расположении антенн и их деформация течением. Таким образом, студенты, избравшие себе акустическую томографию в качестве темы исследования, имеют возможность стать современными специалистами сразу как в области физики, так и в областях математики и океанологии, и стать неплохими инженерами в области компьютерных исследований. Следует также отметить, что в области подводной акустики ежегодно проводится большое количество научных мероприятий как в нашей стране, так и за рубежом, в том числе и специальные международные школы-семинары для студентов и молодых ученых.

©2003 Кафедра Акустики