Рассмотренные выше теоретические задачи имеют непосредственное отношение к задачам геофизики, а конкретнее, атмосферной акустики и сейсмоакустики. Акустические методы применяются для зондирования верхних слоев атмосферы и восстановления их свойств, дистанционного мониторинга сильных сейсмических процессов, в том числе взрывных процессов естественного и искусственного происхождения, сейсмической и вулканической активности, ядерных взрывов, дальнего распространения звука. К этой группе задач относится и проблема распространения звуковых ударов от сверхзвуковых самолетов в турбулентной атмосфере. Главная особенность атмосферы – стратификация плотности по экспоненциальному закону. Она приводит к резкому росту амплитуды акустической волны по мере распространения вверх и проявлению нелинейных эффектов.
Актуальной задачей является дистанционный мониторинг и возможность предсказания землетрясений. Экспериментально наблюдается определенная корреляция между сильными сейсмическими событиями и электромагнитными возмущениями в ионосфере. Одним из вероятных каналов взаимодействия является акустический. Сейсмические процессы в земной коре приводят к излучению акустических волн в атмосферу, они доходят до ионосферы и вызывают возмущения плазмы верхних слоев атмосферы. При ускоренном движении заряженных частиц плазмы происходит генерация электромагнитных возмущений. Требуется проследить все этапы этого взаимодействия – процессы в земной коре и генерацию волн на поверхности, передачу энергии в верхние слои атмосферы и акустическое воздействие на атмосферу и плазму. В настоящее время получены определенные результаты по второму этапу – нелинейному распространению звука в стратифицированной среде (см. статьи ниже).
Другая группа задач связана с расчетом акустических полей в системе «слой океана – дно». Здесь можно отметить проблемы локализации акустических полей вблизи границ и возможности волноводного распространения, влияние различных неоднородностей слоя океана – вязкости, течений, стратификации, а также внутренней структуры дна на акустические поля. Эти проблемы включают в себя все предыдущие теоретические вопросы – здесь есть и неоднородность среды, и границы и граничные волны, и локализация поля и ограниченные пучки. Отдельно нужно выделить задачу моделирования структуры океанского дна, что важно как для предсказания поведения акустических полей, так и для восстановления свойств самого грунта и решения обратных задач. Океанское дно может состоять из твердых скальных пород, может представлять собой жидкие осадки, а может иметь более сложную структуру и содержать включения, например, поры или газовые пузырьки.
Составной частью второй группы задач является расчет поверхностных волн в неоднородной среде и оптимизация акустических методов восстановления свойств среды, основанных на поверхностных волнах.
Примерные направления исследований:
©2012 Кафедра Акустики