첫 번째 소리 터널은 바닷속에서 찾았어. 수심 깊은 곳 약 800m에서 1000m 사이에 고래들이 수천 km까지도 떨어져 대화할 수 있는 소리 터널이 있다는데….
소리가 가장 느리게 이동하는 층
바닷속 수심 약 1000m 근처에는 고래들이 서로 수천 km 떨어져도 대화할 수 있는 소리 터널이 있어요. 이렇게 소리가 멀리 이동할 수 있는 터널을 ‘음속최소층(SOFAR channel)’이라고 합니다. 1944년 4월 미국 우즈홀해양연구소 모리스 유잉 연구원팀이 처음 이 층을 발견했지요. 연구팀은 소리의 이동 거리에 관한 연구를 하려고 물속에서 소리를 탐지하는 수중 청음기를 배에 매달아 연구소 근처 바닷속 700m에서 1300m 사이에 넣었어요. 그리곤 수중 청음기로부터 약 1700km 떨어진 배에 폭탄을 매달아 터뜨렸습니다. 그랬더니 폭발 소리가 수중 청음기까지 도달했지요. 원래는 소리가 전달될 수 없는 먼 거리였는데 말이에요. 이 실험으로 연구팀은 해저에 소리가 멀리 이동하는 ‘음속최소층’이 있다는 것을 알게 되었어요.
음속최소층은 바다에서 소리가 가장 느리게 이동하는 층입니다. 소리는 물이나 공기를 이루는 입자가 진동하면서 발생하고, 이 진동이 다른 입자로 전달되면서 이동해요. 온도가 높을수록 입자들의 움직임이 활발해져 소리가 빨리 이동합니다. 압력이 높아져도 입자들 사이의 거리가 가까워져 진동(소리)이 빨리 전달되지요. 바다는 수심이 깊어질수록 온도가 낮아지고 압력이 높아집니다. 그중에서도 온도는 급격히 낮아지는데, 압력은 크게 높아지지 않는 구간이 있어요. 여기서 소리가 가장 느리게 이동하지요. 이곳이 바로 음속최소층입니다.
음속최소층에서 소리가 멀리까지 이동하는 이유가 뭘까요? 음속최소층 위층이나 아래층에서의 소리는 음속최소층보다 빠르게 이동합니다. 그런데 소리의 진동은 빠른 쪽에서 느린 쪽으로 휘어지죠. 따라서 소리는 음속최소층 바깥으로 퍼지지 않고 멀리까지 이동할 수 있어요.
과학자들은 음속최소층을 이용해 지구 온난화의 진행 상황도 알아내고 있어요. 소리는 온도가 높을수록 빨리 이동하기 때문에, 바닷속 소리의 이동 속도의 변화를 측정해 바닷물의 온도가 얼마나 높아졌는지 알아낼 수 있거든요. 2020년 9월 미국 캘리포니아공과대학교 지질및행성과학부 웬보 우 연구원팀은 인도네시아 수마트라섬 근처의 수심 약 2000m에 로봇을 내리고, 해저 지진 때문에 발생한 소리 진동이 로봇까지 도달한 시간을 2005년부터 2016년까지 측정했지요. 그 결과 바닷물의 온도가 10년 동안 0.044℃ 상승한 것을 알아냈어요. 연구팀은 이 방법으로 지상에 있는 지진계보다 지진 발생 소리를 더 깨끗하게 포착할 수 있었답니다.
