В акустике градиент скорости звука — это скорость изменения скорости звука с расстоянием, например, с глубиной в океане [ 1] или высотой в атмосфере Земли . Градиент скорости звука приводит к преломлению фронтов звуковых волн в направлении меньшей скорости звука, заставляя звуковые лучи следовать по искривленной траектории. Радиус кривизны пути звука обратно пропорционален градиенту. [2]
Когда солнце нагревает поверхность Земли, в атмосфере возникает отрицательный градиент температуры . Скорость звука уменьшается с понижением температуры, поэтому это также создает отрицательный градиент скорости звука. [3] Фронт звуковой волны движется быстрее вблизи земли, поэтому звук преломляется вверх, в сторону от слушателей на земле, создавая акустическую тень на некотором расстоянии от источника. [4] Противоположный эффект происходит, когда земля покрыта снегом или утром над водой, когда градиент скорости звука положительный. В этом случае звуковые волны могут преломляться от верхних уровней вниз к поверхности. [3]
В подводной акустике скорость звука зависит от давления (следовательно, глубины), температуры и солености морской воды , что приводит к вертикальным градиентам скорости, аналогичным тем, которые существуют в атмосферной акустике. Однако, когда градиент скорости звука равен нулю, значения скорости звука имеют одинаковую «изоскорость» во всех частях заданного водного столба (нет изменения скорости звука с глубиной). [1] Тот же эффект происходит в изотермической атмосфере с предположением идеального газа .