D5 Acústica Subaquática

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A acústica subaquática aproveita a propagação do som no oceano para medir propriedades remotamente ou em volumes de água que nenhum sensor convencional conseguiria alcançar. A velocidade de propagação do som na água do mar depende simultaneamente de três fatores — temperatura, salinidade e pressão — conforme descrito pela fórmula de Mackenzie: essa velocidade aumenta com a temperatura, embora com intensidade decrescente à medida que a temperatura sobe; também aumenta com a salinidade acima de um valor de referência próximo a 35 unidades práticas de salinidade; e, finalmente, aumenta com a própria profundidade, à medida que a pressão da água aumenta. A uma profundidade entre 700 e 1200 metros, existe também uma camada onde a velocidade do som atinge seu valor mínimo, e é precisamente esse mínimo que faz com que o som fique aprisionado nessa camada e se propague por milhares de quilômetros com perda mínima de energia.

A tomografia acústica oceânica aproveita essa propagação de longo alcance: ela mede o tempo que um pulso sonoro leva para viajar entre um transmissor e um receptor e usa esse tempo de viagem para inferir a temperatura média da água ao longo de todo o percurso do som. A precisão dessa técnica é de meros dez milissegundos no tempo de percurso, equivalente a cerca de quinze metros de distância, o que, por sua vez, equivale a uma precisão de um centésimo de grau na temperatura média de toda a coluna de água percorrida. É essa precisão que permite à tomografia acústica oceânica detectar mudanças de temperatura muito pequenas para qualquer outro método detectar nessa escala.

O perfilador de corrente Doppler de longo alcance, por outro lado, usa pulsos de uma frequência muito mais baixa, entre setenta e cinco e trezentos quilohertz, para perfilar correntes a profundidades entre trezentos e oitocentos metros. É precisamente essa frequência mais baixa que lhe confere um alcance muito maior do que um perfilador de corrente Doppler convencional. Portanto, esse instrumento é o padrão tanto para grandes levantamentos hidrográficos globais quanto para operações de monitoramento de longo prazo.

O sonar multifeixe, por outro lado, não mede nem a temperatura nem as correntes, mas sim a forma do próprio fundo do oceano: emite um feixe de ondas acústicas para baixo e coleta os ecos retornados pelo leito marinho, construindo assim mapas batimétricos com resolução de metros a dezenas de metros e cobertura de vários quilômetros de largura a cada passagem. É o método padrão para mapear o fundo do oceano e permite a detecção de estruturas geológicas e plumas hidrotermais; além disso, analisando a intensidade do eco retornado, possibilita classificar o tipo de fundo marinho que produziu esse eco.

A escuta passiva com hidrofones, por fim, não emite nenhum som próprio: simplesmente escuta o oceano, e essa escuta é suficiente para detectar a presença de mamíferos marinhos, terremotos e explosões nucleares subaquáticas. Isso significa que um simples hidrofone, sem emitir qualquer som, pode monitorar o oceano com a mesma precisão que instrumentos que emitem ruído. Assim, entre o som que a acústica subaquática emite e recebe de volta — a tomografia que mede a temperatura, o perfilador que mede as correntes, o sonar que mapeia o fundo do mar — e o som que ela simplesmente ouve sem emitir nada, a acústica subaquática acaba sendo a única maneira de ver, ouvir e medir um oceano que nenhuma outra técnica consegue penetrar completamente.

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