En acústica , el gradiente de velocidad del sonido es la tasa de cambio de la velocidad del sonido con la distancia, por ejemplo, con la profundidad en el océano [ 1] o la altura en la atmósfera terrestre . Un gradiente de velocidad del sonido provoca la refracción de los frentes de onda del sonido en la dirección de la velocidad del sonido más baja, lo que hace que los rayos de sonido sigan una trayectoria curva. El radio de curvatura de la trayectoria del sonido es inversamente proporcional al gradiente. [2]
Cuando el sol calienta la superficie de la Tierra, se produce un gradiente de temperatura negativo en la atmósfera. La velocidad del sonido disminuye con la disminución de la temperatura, por lo que esto también crea un gradiente de velocidad del sonido negativo. [3] El frente de onda de sonido viaja más rápido cerca del suelo, por lo que el sonido se refracta hacia arriba, lejos de los oyentes en el suelo, creando una sombra acústica a cierta distancia de la fuente. [4] El efecto opuesto ocurre cuando el suelo está cubierto de nieve, o por la mañana sobre el agua, cuando el gradiente de velocidad del sonido es positivo. En este caso, las ondas sonoras pueden refractarse desde los niveles superiores hasta la superficie. [3]
En acústica submarina , la velocidad del sonido depende de la presión (y por lo tanto de la profundidad), la temperatura y la salinidad del agua de mar , lo que da lugar a gradientes de velocidad verticales similares a los que existen en la acústica atmosférica. Sin embargo, cuando hay un gradiente de velocidad del sonido cero, los valores de la velocidad del sonido tienen la misma "isovelocidad" en todas las partes de una columna de agua determinada (no hay cambios en la velocidad del sonido con la profundidad). [1] El mismo efecto ocurre en una atmósfera isotérmica con el supuesto de gas ideal .