¿Qué es la acústica subacuática?

La acústica subacuática estudia la propagación del sonido en agua y la interacción de ondas mecánicas (constituidas por ondas de presión denominadas sonido) con el agua y sus fronteras.

El agua puede ser oceánica, lacustre o en tanque. Las frecuencias típicas asociadas con la acústica subacuática están comprendidas en el ancho de banda de 10 Hz a 1 MHz.

Al analizar la propagación oceánica del sonido a frecuencias inferiores a 10 Hz se debe considerar la penetración de las ondas en el fondo marino, en comparación con las frecuencias superiores a 1 MHz, debido a que son absorbidas rápidamente.

La acústica subacuática algunas veces es denominada hidroacústica.

El sonido subacuático probablemente ha sido empleado durante millones de años por animales marinos.

Historia de la acústica subacuática

La acústica subacuática comenzó a considerarse una ciencia en 1490, cuando Leonardo da Vinci escribió lo siguiente:

«Si detienes tu nave y colocas un extremo de un tubo largo en el agua y el otro extremo en tu oído, escucharás barcos a grandes distancias de ti».

En 1687 Isaac Newton escribió «Principios matemáticos de la filosofía natural» el cual incluyó el primer tratamiento matemático del sonido.

El siguiente paso de importancia en el desarrollo de la acústica subacuática fue hecho en 1826 por Jean Daniel Colladon, un físico suizo, y Charles Sturm un matemático francés; quienes en el lago Génova, midieron el tiempo transcurrido entre un destello de luz y el sonido de una campana sumergida escuchado por medio de un auricular acústico subacuático.

Ellos midieron una velocidad del sonido de 1435 metros por segundo a una distancia de 17 kilómetros (km), proveyendo la primera medida cuantitativa de la velocidad del sonido en el agua.

En 1877 Lord Rayleigh escribió la «Teoría del sonido» estableciendo la teoría acústica moderna.

Desarrollo e investigación de la acústica subacuática

El hundimiento del RMS Titanic en 1912 y el inicio de la Primera Guerra Mundial aportaron el ímpetu para la siguiente oleada de progreso en acústica subacuática.

Los sistemas para detectar icebergs y U-boots fueron desarrollados.

Entre 1912 y 1914, en Europa y ESP y LATAM fueron asignadas un considerable número de patentes relativas a ecolocalización, culminando en 1914 con un transductor acústico diseñado por Reginald A Fessenden.

Trabajo precursor fue realizado tanto por Paul Langevin en Francia como por Albert Beaumont Wood en Inglaterra.

El desarrollo del Sonar activo y pasivo se realizó durante la guerra, impulsado por los primeros despliegues a gran escla de submarinos. Otros avances en acústica subacuática incluyeron el desarrollo de minas acústicas submarinas.

En 1919, se publicó el primer paper científico sobre acústica suacuática, 5​ describiendo teóricamente la refracción de ondas acústicas producida por los gradientes de temperatura y salinidad en el océano.

El rango de estimaciones del paper se validaron experimentalmente por mediciones de perdidas por transmisión.

En las siguientes dos décadas se desarrollaron múltiples aplicaciones de la acústica subacuática.

La ecosonda fue desarrollada comercialmente durante 1920.

Originalmente se empleaban materiales naturales como elementos transductores, pero para 1930 los sistemas de sonar incorporaron transductores piezoeléctricos hechos a base de materiales sintéticos, empleados en los sistemas de escucha pasiva y en los sistemas de eco localización.

Estos sistemas se emplearon efectivamente durante la Segunda Guerra Mundial, tanto por submarinos como buques anti submarinos.

Muchos de los avances en acústica subacuática fueron resumidos en la serie «Física del sonido en el mar», publicado en 1946.

Después de la Segunda Guerra Mundial, el desarrollo de los sistemas de sonar fue impulsado enormemente por la Guerra Fría, resultando en la comprensión práctica y teórica de la acústica subacuática, ayudado por técnicas computacionales.

Como parte de la carrera armamentística entre potencias, se desarrollaron y perfeccionaron muchos sistemas acústicos subacuáticos como sonares y sistemas de torpedos; contribuyendo a la construcción de submarinos nucleares.