ما هي استخدامات الموجات فوق الصوتية في رصد مكونات البحار والمحيطات؟

فيما يلي أبرز استخدامات الموجات فوق الصوتية في هذا المجال:

1. قياس العمق ورسم خرائط قاع البحر (Bathymetry and Seafloor Mapping):

   • مقياس الصدى (Echosounder): هو التطبيق الأكثر شيوعاً. يرسل الجهاز نبضة صوتية إلى الأسفل، ويستقبل الصدى المنعكس من قاع البحر. بقياس الزمن الذي تستغرقه النبضة للذهاب والعودة، ومعرفة سرعة الصوت في الماء (التي تتأثر بالحرارة والملوحة والضغط)، يمكن حساب العمق بدقة.

   • مقياس الصدى متعدد الأشعة (Multibeam Echosounder): يستخدم حزماً متعددة من الموجات لتغطية شريط عريض من قاع البحر في كل نبضة، مما يسمح بمسح مساحات كبيرة ورسم خرائط ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لتضاريس القاع.

2. دراسة تكوين قاع البحر والطبقات تحت القاع (Seabed Composition and Sub-bottom Profiling):

   • السونار الجانبي (Side-scan Sonar): يرسل الموجات فوق الصوتية إلى الجانبين بدلاً من الأسفل مباشرة. قوة الصدى المنعكس تعطي معلومات عن طبيعة السطح (صخور، رمال، طين، طمي)، ويستخدم لرسم صور شبيهة بالصور الفوتوغرافية لقاع البحر وتحديد وجود أجسام عليه.

   • راسم الطبقات تحت القاع (Sub-bottom Profiler): يستخدم ترددات أقل نسبياً (غالباً ما تسمى موجات صوتية بدلاً من فوق صوتية لتمييزها، ولكن المبدأ واحد) يمكنها اختراق طبقات الرواسب تحت قاع البحر. يعتمد على انعكاسات الصوت من حدود الطبقات المختلفة، مما يكشف عن البنية الجيولوجية والرواسب المدفونة.

3. رصد الأجسام والكائنات في عمود الماء (Water Column Monitoring):

   • سونار الصيد (Fisheries Sonar) ومقاييس الصدى العلمية (Scientific Echosounders): تستخدم للكشف عن مدارس الأسماك والكائنات البحرية الأخرى في عمود الماء، وتقدير حجمها وتوزيعها وكثافتها، وهو أمر حيوي لإدارة المصايد.

   • الكشف عن الأجسام الغارقة أو المدفونة (Object Detection): يستخدم السونار بجميع أنواعه (خاصة الجانبي والمتعدد الأشعة) لتحديد مواقع حطام السفن، الغواصات، الأنابيب والكابلات البحرية، الألغام البحرية، أو أي أجسام أخرى موجودة في الماء أو على القاع.

4. قياس التيارات المائية (Current Measurements):

   • مقياس التيارات الصوتي دوبلر (Acoustic Doppler Current Profiler - ADCP): يرسل نبضات صوتية إلى عمود الماء ويستقبل الصدى المنعكس من الجسيمات العالقة فيه (مثل العوالق). باستخدام مبدأ تأثير دوبلر، يمكن قياس سرعة واتجاه حركة هذه الجسيمات في طبقات مختلفة من عمود الماء، وبالتالي تحديد سرعة واتجاه التيارات المائية.

5. الاتصالات والملاحة الصوتية (Acoustic Communication and Navigation):

   • تُستخدم الموجات الصوتية (بما في ذلك فوق الصوتية) للتواصل تحت الماء بين الغواصات، المركبات المستقلة تحت الماء (AUVs)، أو بين سفينة وسطح البحر (أجهزة المودم الصوتية). كما تستخدم في أنظمة تحديد المواقع تحت الماء (مثل نظم تحديد المواقع الصوتية القصيرة والمتوسطة والطويلة المدى - USBL, LBL, SBL) لمتابعة المركبات أو الغواصين أو الأجهزة المختلفة.

باختصار، تُعد الموجات فوق الصوتية وسيلة لا غنى عنها لـ "رؤية" ما تحت سطح البحر، حيث توفر معلومات حيوية عن الأعماق، تضاريس القاع، طبيعة الرواسب، البنية الجيولوجية، وجود الأجسام والكائنات، واتجاه وسرعة التيارات، مما يدعم البحث العلمي، الاستكشاف، الملاحة، إدارة الموارد البحرية، والأغراض الدفاعية والأمنية.