Acústica Submarina
La acústica submarina es el estudio de la propagación del sonido en el agua y la interacción de las ondas mecánicas que constituyen el sonido con el agua, su contenido y sus límites. El agua puede estar en el océano, un lago, un río o un tanque. Las frecuencias típicas asociadas con la acústica submarina están entre 10 Hz y 1 MHz. La propagación del sonido en el océano a frecuencias inferiores a 10 Hz generalmente no es posible sin penetrar profundamente en el lecho marino, mientras que las frecuencias superiores a 1 MHz rara vez se utilizan porque son absorbidas muy rápidamente. La acústica submarina a veces se conoce como hidroacústica.
El campo de la acústica submarina está estrechamente relacionado con varios otros campos de estudio acústico, como el sonar, la transducción, el procesamiento de señales acústicas, la oceanografía acústica, la bioacústica y la acústica física.
Es probable que los animales marinos hayan usado el sonido submarino durante millones de años. La ciencia de la acústica submarina comenzó en 1490, cuando Leonardo da Vinci escribió lo siguiente: “Si haces que tu barco se detenga y colocas la cabeza de un tubo largo en el agua y acercas el otro extremo a tu oído, escucharás barcos a gran distancia de ti”.
En 1687, Isaac Newton escribió sus Principios Matemáticos de la Filosofía Natural, que incluyeron el primer tratamiento matemático del sonido. El siguiente gran avance en el desarrollo de la acústica submarina lo hicieron Daniel Colladon, un físico suizo, y Charles Sturm, un matemático francés. En 1826, en el Lago de Ginebra, midieron el tiempo transcurrido entre un destello de luz y el sonido de una campana sumergida, escuchada con un cuerno de escucha submarina. Midieron una velocidad del sonido de 1435 metros por segundo en una distancia de 17 kilómetros, proporcionando la primera medición cuantitativa de la velocidad del sonido en el agua. El resultado que obtuvieron estuvo dentro de un 2% de los valores actualmente aceptados. En 1877, Lord Rayleigh escribió La Teoría del Sonido y estableció la teoría acústica moderna.
El hundimiento del Titanic en 1912 y el inicio de la Primera Guerra Mundial proporcionaron el impulso para la siguiente ola de avances en acústica submarina. Se desarrollaron sistemas para detectar icebergs y submarinos alemanes. Entre 1912 y 1914, se otorgaron varias patentes de ecolocación en Europa y Estados Unidos, culminando con el «eco-localizador» de Reginald A. Fessenden en 1914. Durante este tiempo, se llevaron a cabo trabajos pioneros en Francia por Paul Langevin y en Gran Bretaña por A.B. Wood y sus asociados. El desarrollo de ASDIC activo y sonar pasivo (navegación y localización por sonido) avanzó rápidamente durante la guerra, impulsado por el primer despliegue a gran escala de submarinos. Otros avances en acústica submarina incluyeron el desarrollo de minas acústicas.
En 1919, se publicó el primer artículo científico sobre acústica submarina, que describía teóricamente la refracción de las ondas sonoras producidas por los gradientes de temperatura y salinidad en el océano. Las predicciones del alcance del artículo fueron validadas experimentalmente mediante mediciones de la pérdida de propagación.
Las siguientes dos décadas vieron el desarrollo de varias aplicaciones de la acústica submarina. El fathometer, o sónar de profundidad, se desarrolló comercialmente durante la década de 1920. Originalmente se usaban materiales naturales para los transductores, pero para la década de 1930 se estaban utilizando sistemas de sonar que incorporaban transductores piezoeléctricos hechos de materiales sintéticos para sistemas de escucha pasiva y para sistemas de eco-localización activa. Estos sistemas se utilizaron con gran eficacia durante la Segunda Guerra Mundial tanto por submarinos como por barcos antisubmarinos. Se realizaron muchos avances en la acústica submarina, que luego fueron resumidos en la serie Física del Sonido en el Mar, publicada en 1946.
Después de la Segunda Guerra Mundial, el desarrollo de sistemas de sonar fue impulsado en gran parte por la Guerra Fría, lo que resultó en avances en la comprensión teórica y práctica de la acústica submarina, ayudados por técnicas basadas en computadoras.
