C. Propagation des sons en milieu aquatique

Les sons se propagent beaucoup plus vite en milieu aquatique, toutefois les particularités physico-chimiques de ce milieu, et surtout en mer, peuvent modifier la circulation des sons. D'autre part, on remarque que lorsque l'on s'éloigne de la source sonore, l'intensité perçue par l'observateur diminue. Une perte d'énergie semble donc résulter de la distance à la source. Deux phénomènes entrent en jeu : la divergence de l'onde sonore et l'amortissement par absorption.

1. Facteurs principaux modifiant la vitesse de propagation

De manière générale, la vitesse de propagation d'un son pourra varier d'un point à un autre sous l'influence : ₁₎ de la température, ₂₎ de la salinité et ₃₎ de la pression. Ces paramètres interviennent de manière simultanée, c'est-à-dire que la vitesse en un point sera la résultante de ces trois facteurs (Fig. 1).

Figure 1 : un exemple de variation de la vitesse du son en fonction de la profondeur dans l'atlantique.
De gauche à droite : 1) température ; 2) salinité ; 3) influence de la température, de la salinité et de la pression sur la vitesse du son (référence T = 0°C, S = 35, z = 0) ; 4) vitesse du son.

On note la faible influence des variations de salinité, l'influence de la température dans la couche supérieure et l'influence de la pression en profondeur.

Vitesse du son dans différentes mers du globe

Profondeur : 0 – 5000 m
Vitesses : 1440 – 1540 m/s

2. Divergence de l'onde sonore.

A partir de la source, les ondes circulent en rayonnant de manière circulaire. Plus on s'éloigne de la source, plus le rayon de l'onde sera important, l'énergie de celle-ci va donc forcément décroître et diminuer avec le carré de la distance.

On verra dans la suite que le dauphin à la possibilité d’émettre de manière directionnelle. Mais dans ce cas, la perte d'énergie de l'onde sonore suit la même loi que pour une émission quelconque, et qui se propage dans toutes les directions possibles.

3. Amortissement dans le milieu.

Dans tout milieu physique, air ou eau, les ondes sonores perdent de l'énergie dans leur propagation : l'onde est amortie. De manière générale on considère que l'énergie diminue exponentiellement avec la distance.

Figure 2 : Absorption de l'énergie acoustique à différentes fréquences dans de l'eau de mer pour une température et une pression particulière. On met en évidence les effets cumulés de la relaxation du sulfate de magnésium et de l'acide borique

4. Réverbération

Ce dernier phénomène contribue également à la perte d'énergie de l'onde sonore. Celle-ci dans son parcours va heurter les particules en suspension. On parle alors de diffusion. Ce premier type de réverbération est variable avec la profondeur, avec les propriétés biologiques du milieu (richesse organique) et avec l'état de la mer (agitation météorologique, propreté du milieu).

Enfin, il existe d'autres formes de réverbérations qui sont liées aux types de fond (roche, sable, vase) et à l'état de la surface de la mer (force du vent, rasance du vent).