Sonarul, asemanator ca principiu de functionare cu GPS-ul, este un sistem care foloseste proprietatile propagarii sunetului in apa, pentru a detecta si localiza obiectele submersate sau pentru a masura distantele subacvatice. Initial, dispozitivul a fost folosit, in timpul Primului Razboi Mondial, de catre marina militara, pentru reperarea submarinelor si a minelor, pentru ghidajul torpilelor, pe sub apa, catre tinte, ulterior utilizarea lor extinzandu-se la masurarea adancimilor pentru navigatia maritima si fluviala, la pescuitul comercial, la detectarea bancurilor de pesti, pentru siguranta scufundarilor si pentru stabilirea comunicatiilor pe mare. Sonarul emite un impuls sonor si masoara timpul de intoarcere al ecoului, din adancul apei (viteza de propagare a sunetului in apa marii fiind de aproximativ 1500 m/s), date care sunt redate apoi de catre operatori, prin intermediul unui monitor.
Termenul SONAR este acronimul de la “SOund, NAvigation and Ranging”, denumire folosita, in timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial, de catre americani. Britanicii denumesc acelasi dispozitiv “ASDICS”, care provine de la titulatura de “Anti-Submarine Detection Investigation Committee” – “Comitetul de Investigare si detectie anti-submarina”.
Se pare ca ideea conceperii unui astfel de aparat le-a fost inspirata fizicienilor de comportamentul delfinilor, care, pentru a-si cauta hrana si pentru a comunica intre ei se folosesc si ei de “sonarul” lor, amplasat in frunte. Delfinii sunt capabili sa moduleze frecventa sunetelor emise – frecventa joasa pentru detectie la mare distanta si inalta frecventa, pentru distante scurte.
Inainte de inventarea sonarului, la inceputul secolului al XIX-lea, cercetatorul Daniel Colloden s-a folosit de un clopot subacvatic pentru a calcula viteza sunetului in lacul Geneva, din Elvetia. In 1906, constructorul de nave Lewis Nixon concepe si el un dispozitiv, similar sonarului, pentru a detecta icebergurile. Lui Paul Langevin, fizician francez, ii revine insa meritul de a fi realizat primul sonar (in 1915, la trei ani dupa naufragiul Titanicului), pentru detectarea icebergurilor si a submarinelor, denumindu-l “Ecolocatie pentru detectarea aparatelor submersibile”, valorificand proprietatile piezo-electrice ale quartului (piezo-electricitatea este caracteristica unor cristale de a se polariza electric). Principiul a fost preluat de majoritatea modelelor de sonar moderne.
In momentul de fata exista mai multe categorii de sonare:
- Sonarele active actioneaza prin crearea unui puls de sunet (“suierat”), pentru ca, mai apoi, sa poata capta ecourile acestuia. In general, sonarele active, care actioneaza la mare distanta, folosesc frecvente joase, cele mai joase ducand la declansarea unui sunet de tip „BA-OANG”. Cu cat frecventa este mai scazuta, cu atat distanta de detectie este mai mare. In practica, sonarele active de foarte joasa frecventa nu coboara totusi sub 3 kHz, ceea ce inseamna posibilitatea unor masuratori pe o distanta de cateva zeci de kilometri. Pot interveni insa o serie de dificultati, pentru ca apa nu este un mediu omogen, iar propagarea sunetului poate fi perturbata de relieful subacvatic, de planton, de animalele marine etc. Alti parametri care pot influenta functionarea unui sonar sunt temperatura si presiunea apei (uneori, in mai mica masura, si salinitatea apei).
- Sonarele pasive “asculta”, fara a transmite sunete, aceste dispozitive fiind folosite, cu precadere, de catre armata si, uneori, in scopuri de cecetare. Sonarele pasive sunt prevazute cu impresionante baze de date sonice, din care un sistem computerizat selecteaza (identifica) diverse actiuni (viteza unei nave, tipul de armament de la bord, sunetele emise de elicele vapoarelor etc.).
- Pe langa dispozitivele active si pasive, mai exista si sonarele de tip “multifascicul”, care sunt prevazute cu un transductor extrem de performant, capabil sa scaneze o arie foarte mare, la stanga si la dreapta, intr-un interval de 60 de grade. Distanta si unghiul fiecarui canal pot fi folosite pentru masurarea distantei si a profunzimii. Mai mult, cercetatorii au ajuns la concluzia ca poate fi cuantificata nu doar durata ecoului, ci si amplitudinea acestuia, pentru a determina, in ultima instanta, care este gradul de reflectivitate a oceanului, dar si forma si adancimea acestuia. Din motive ce tin de eficienta si cutume, sistemele de tip multifocal sunt montate, traditional, pe carena vaselor (in exterior, sub linia de plutire), de aceea ele sunt mai eficiente in zilele senine, fara vant sau ploaie, deoarece, cand vasul se inclina foarte mult, va duce la formarea multor valuri si bule in apa marii, care vor interfera cu mecanismele de ecolocatie.
Progresul tehnologic a permis dezvoltarea dispozitivelor de scanare la adancimi mari, prin detectorul de adancime, de scanare rapida, de scanare laterala si dispozitivul WPESS (within-pulseectronic-sector-scanning – scanare sectoriala in puls). Cele mai moderne si performante sonare, dotate si cu GPS, afiseaza pe display imagini din adancul apei, pestii, coordonatele, directia si viteza de deplasare a celui care foloseste dispozitivul. Utilizate in scopuri de cercetare, sonarele ofera informatii legate de estimarea biomasei din oceane, masurarea valurilor, a vitezei apei, a curentilor, masurarea topografica a adancului oceanelor etc.
Sonarele si animalele marine
Sonarele pot avea efecte nocive asupra mamiferelor marine (balene, delfini), pentru ca interfereaza cu sistemele de comunicare ale acestora, producand grave interferente in comportamentul alimentar si reproducator al vietuitoarelor aflate in raza de actiune a aparatelor. Un studiu publicat in revista “Nature” arata ca sonarele militare sunt, de multe ori, cauza esuarii balenelor, cum s-a intamplat in Bahamas, in nordul Marii Caraibilor, in anul 2000, cand sonarele marinei de razboi americane au provocat esuarea a saizeci de balene, dintre care sapte nu au mai putut fi salvate. De asemenea, aceleasi aparate sunt responsabile, in cazul delfinilor, de pierderi temporare ale auzului.
