05.08.2025, 11:05
Институт прикладной физики РАН
3,8 тыс

Физики впервые доказали эффект Брэгга в условиях настоящего моря

❋ 4.8

Гидроакустики Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН впервые зарегистрировали эффект брэгговского рассеяния в натурных условиях — в Баренцевом и Карском морях — при зондировании морской поверхности в килогерцовом диапазоне частот. Для дистанционной диагностики параметров волнения они применили оригинальный набор измерительных средств и методов обработки данных.

Экспедиции в северные моря — тяжелое испытание для ученых и техники / © Фото предоставлено Дмитрием Костеевым, ИПФ РАН

Исследование поддержано грантом РНФ, госзаданиями ИПФ РАН и ННГУ. Результаты опубликованы в Journal of Marine Science and Engineering.

Проведение морских экспедиций – трудоемкий и дорогостоящий процесс. Однако исследование физических явлений в натурных условиях часто является единственно правильным путем, так как лабораторные измерения и численное моделирование не могут воспроизвести все нюансы реальной морской среды.

Для изучения поверхности морей сверху подходят и радиолокация, и оптика. Звук незаменим для исследований морского дна, поиска подводных вулканов и газовых факелов, которые связаны с залежами газогидратов,  для связи с подводными аппаратами. Изучение морского дна помогает составлять карты для навигации судов и обнаруживать месторождения полезных ископаемых. Данные о взволнованности морской поверхности необходимы для исследования взаимодействия океана и атмосферы и решения климатических задач.

Сотрудники Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН провели натурные эксперименты во время рейса № 90 научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» в Баренцевом и Карском морях. Интерес к Арктическому региону не случаен — он имеет важное экономическое и экологическое значение, играет большую роль в глобальной климатической системе.

Эксперименты проводились в мелководной зоне на глубинах до 200 м. Ученые ИПФ РАН использовали гидроакустическую антенную технику, разработанную в институте, и применили бистатическую схему наблюдения, при которой источник звука и его прием разнесены в пространстве. Такая схема дает возможность надежно различать отражение звука от поверхности моря и от дна при дистанционной диагностике.

Для новой схемы эксперимента был выбран и новый локационный сигнал. Обычно при зондировании дна и поверхности используют одиночные импульсы с высокочастотным заполнением (десятки и сотни кГц), что дает хорошее разрешение, но малые дальности из-за затухания в воде. Нижегородцы нашли компромисс между пространственным разрешением и дальностью распространения сигнала за счет оптимального выбора рабочего диапазона частот локации и типа модуляции сигнала в применении к конкретным задачам и акватории.

Участники экспедиции в море Лаптевых / © Фото предоставлено Дмитрием Костеевым

В результате повысилась точность измерений и появилась возможность зафиксировать в морских условиях эффект Брэгга — усиление рассеяния на периодически взволнованной поверхности за счет конструктивной интерференции волн. Такой экспериментальный результат сотрудникам ИПФ РАН удалось получить впервые. До сих пор эффект удавалось изучать лишь в специальных условиях: сигналами на очень низких частотах и слабом волнении.

Новый метод позволил продвинуться и в решении задач диагностики параметров дна. «Морское дно очень изменчиво по рельефу и составу. Подробных карт с параметрами дна для арктических районов пока не существует, что снижает точность расчетов полевых акустических программ, — говорит Дмитрий Костеев, младший научный сотрудник лаборатории виброакустики ИПФ РАН. — Мы применили собственные алгоритмы и создали оригинальную модель рассеяния звука с параметризацией характеристик морского дна в один подстроечный коэффициент, что позволяет проще и с хорошей точностью сопоставить экспериментальные и расчетные результаты».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Институт прикладной физики РАН
ФИЦ ИПФ РАН — одна из ведущих российских научных организаций, с 2016 года является Федеральным исследовательским центром. Располагается в самом центре Нижнего Новгорода. Ежегодно здесь реализуется более 300 исследований, в том числе по крупным федеральным программам. У нас проводятся исследования по физике плазмы, геофизике, лазерной физике и гидроакустике, а также по рентгеновской оптике, наноматериалам, упрочняющим и ресурсосберегающим технологиям.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Дзен и в последнюю очередь на VK
Предстоящие мероприятия
17 сентября, 10:59
НИУ ВШЭ

Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.

17 сентября, 14:57
ФизТех

В МФТИ предложили решение «трудной проблемы сознания»: как материальный носитель порождает сознание? Автор исследования Игорь Пивоваров представляет сознание живого организма как сложную иерархическую систему из различных уровней саморепрезентации, последовательно формирующихся в процессе эволюции. Предлагая ответ на один из главных философских вопросов, эта теория также может использоваться в качестве концептуальной базы для развития искусственного интеллекта.

18 сентября, 13:46
РТУ МИРЭА

Разработчики из РТУ МИРЭА создали программный модуль, который на основе параметров технологического процесса, органолептических показателей качества сырья, а также его физико-химических и реологических характеристик прогнозирует итоговую оценку вкуса кондитерских изделий. В качестве входных данных используются температура, давление, расход технологических потоков, скорость работы оборудования и перемещения продукта, влажность, кислотность, содержание сухих веществ, вязкость, консистенция и другие параметры, поступающие от производственных датчиков и средств лабораторного контроля. Сегодня оценка вкуса на производстве часто проводится субъективно, с привлечением экспертов-дегустаторов, что требует времени и не позволяет оперативно корректировать технологический процесс. Разработанная программа, использующая многослойную нейронную сеть, позволяет рассчитывать прогнозную оценку вкуса непосредственно в ходе производства и своевременно формировать рекомендации по корректировке технологических и режимных параметров.

16 сентября, 12:12
Александр Березин

Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.

17 сентября, 10:59
НИУ ВШЭ

Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.

16 сентября, 14:29
Татьяна Зайцева

Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

29 августа, 16:51
Александр Березин

Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий