Объясняется это очень просто. Предположим, что в тот момент, когда машинист включил свисток, паровоз отделяют от наблюдателя 332 метра. Как мы уже знаем, звук свистка представляет собою чередующиеся сжатия и разрежения воздуха. Именно они, попадая в ухо, и вызывают ощущение звука.
Тон звука определяется числом сжатий или разрежений воздуха за одну секунду.
Пусть свисток создает двести сжатий в секунду. Если паровоз и наблюдатель неподвижны, то сжатия следуют одно за другим через каждую двухсотую часть секунды и вызывают у человека ощущение звука определенного тона.
Если же паровоз приближается к наблюдателю, положение изменяется. Первому сжатию, чтобы дойти до наблюдателя, потребуется одна секунда, а следующему — уже меньший промежуток времени, поскольку за истекшее время паровоз приблизится к наблюдателю. Это будет справедливо и для последующих сжатий, благодаря чему за секунду к наблюдателю придет более двухсот сжатий, то есть частота колебаний увеличится и тон звука повысится.
Если паровоз будет удаляться, то второму сжатию придется пройти больший путь, чем первому, и промежуток времени, разделяющий их, увеличится. За одну секунду в ухо наблюдателя поступит меньше 200 сжатий — тон звука понизится.
Чем быстрее движется паровоз, тем заметнее изменение тона, происходящее в тот момент, когда приближающийся источник звука проходит мимо нас и начинает удаляться.
Именно такое изменение тона эхо-сигнала позволяет гидроакустику определить характер движения предмета, отразившего посланный сигнал. Следя за тем, как сначала нарастает, а потом замирает отраженный сигнал, опытный наблюдатель может составить себе представление о характере обнаруженного в море препятствия.
Дальность действия гидролокатора колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров, в зависимости от условий, которые существуют в воде в момент наблюдения. Основное значение при этом имеет разница температур различных слоев воды, вызывающая искривление пути звукового луча. Ультразвуковой сигнал распространяется в этих условиях не прямолинейно, а по кривой, отклоняясь в сторону более холодных слоев. Мешают также и мельчайшие воздушные пузырьки, выделяемые бесчисленными микроорганизмами, живущими в морской воде. Слои воды, насыщенные воздушными пузырьками, сильно поглощают звук, а в некоторых случаях и отражают звуковой сигнал.
Приборы, сходные с гидролокатором, могут применяться для установления подводной связи, например, между двумя погруженными подводными лодками.
