סונאר

סונאר (באנגלית: Sonar, ראשי תיבות של Sound Navigation And Ranging) הוא טכנולוגיה לניווט ולגילוי צוללות ואוניות, הפועלת באמצעות גלי קול. קיימים שני סוגי סונאר: אקטיבי ופסיבי.

היסטוריה

יעודו המקורי של הסונאר היה איתור קרחונים, דרישה שחשיבותה הובהרה בעקבות טביעת הטיטאניק. במלחמת העולם הראשונה גבר העניין בסונאר עקב הצורך באיתור צוללות. בשנת 1915 המציא הפיזיקאי הצרפתי פול לנז'בן את ההתקן הראשון המבוסס על סונאר, ועבודתו השפיעה על תכנוני הסונאר העתידיים. מתקנים ראשונים אלה היו התקני האזנה פסיביים. ב-1917–1918 נבנו באנגליה ובארצות הברית מתקני הסונאר האקטיביים הראשונים, וייצורם הסדרתי החל בשנות ה-20 של המאה ה-20.
הסונאר הומצא בבריטניה בשנים שלפני מלחמת העולם השנייה וחולל שינוי בכל תורת הלחימה. הבריטים העריכו שזהו סוף עידן הצוללות, אך עם פרוץ המלחמה התברר שגם עם הסונאר, עדיין קשה לגלות צוללות. גם לסונארים המתקדמים ביותר של ימינו יש מגבלות.

סונאר אקטיבי

סונאר אקטיבי יוצר גל קול קצר (פולס) המכונה "פינג". לאחר שהפולס עוזב את המתקן מאזינים להחזרות של גל הקול. על ידי מדידת הזמן שלוקח לקול לחזור ניתן להעריך את מרחק החפץ שהחזיר אותו (אוניה, קרקעית הים או עצמים אחרים), בהנחה שמהירות ההתקדמות של גל הקול במים היא ידועה. ניתן גם לחשב את כיוונו של העצם המחזיר ביחס למתקן על ידי האזנה במקביל מכמה הידרופונים (מיקרופונים תת-ימיים) שהפרשי המרחקים ביניהם ידועים במדויק, ומדידת ההפרשים בזמני ההגעה של הגל המוחזר. 
הפולס המשודר יכול להיות בתדירות קבועה או משתנה. אם תדירות הפולס המשודר משתנה עם הזמן ניתן לשדר פולס ארוך יותר מבלי לפגוע בהפרדת המרחק (רזולוציה). שידור ארוך יותר מאפשר לפלג את האנרגיה לאורך זמן מבלי להדרש להספק שיא גבוה, מה שמאפשר לתכנן משדר פשוט יותר. 
סונאר קטן ושימושי יכול להראות כפנס כיס עמיד למים. מכוונים את ראש המכשיר לתוך המים, לוחצים על כפתור ההפעלה ומקבלים על צג את קריאת הטווח. סוג אחר של מכשירים נועד לגילוי דגים, והוא מראה על הצג את קרקעית הים ומיקום של להקות דגים (שמחזירות את גל הקול באופן מסוים).
ישנם מכשירי סונאר אקטיבי רבים לשימושים לא-צבאיים שביצועיהם מתקרבים לביצועי המערכות הצבאיות הרגישות ביותר, והם מסוגלים להציג מפה תלת ממדית של האזור הסמוך לסירה, אך מכשירים אלה אינם מיועדים לפעולה חשאית (שנדרשת בעיקר בצוללות).
סונאר אקטיבי משמש גם למדידת מרחק במים בין שני טרנספונדרים (משיבים). טרנספונדר הוא מתקן שיכול לקלוט ולשדר גלי קול (פינגים). כשהוא קולט פינג מסוים הוא מייצר פינג משל עצמו שמזהה אותו. כדי למדוד מרחק, משדר טרנספונדר אחד פינג ומודד את הזמן שלוקח לפינג התשובה (של הטרנספונדר השני) להגיע אליו. זמן זה הוא בקירוב כפול מזמן המעבר של הקול במים. לאחר שמכפילים את זמן המעבר במהירות הקול במים מתקבל המרחק בין שני כלי השיט. על ידי שימוש במספר טרנספונדרים (למשל אחד בכל קצה של כל אחד מכלי שיט) ניתן לחשב במדויק את המיקומים היחסיים של כלי השיט במרחב ולא רק את המרחק הממוצע ביניהם.

סונאר ובעלי חיים ימיים

מספר בעלי חיים ימיים, כגון לווייתנים ודולפינים, משתמשים בשיטות דומות לסונאר אקטיבי. הם משמיעים קולות ומאזינים להדים המוחזרים אליהם כדי להתמצא במרחב ולאתר טורפים ומזון. יש החוששים שמשדרי סונאר אקטיבי עלולים לבלבל חיות אלה ולגרום להם ללכת לאיבוד ולא למצוא בני זוג ומזון. מחקרים (ראה קישורים) מראים שסונאר צבאי עלול לגרום ללווייתנים מסוימים סימפטומים דומים למחלות צלילה שבעקבותיהם נפגמת יכולת הניווט שלהם והם עולים על חוף הים מבלי יכולת לחזור אל המים.
משדרי סונאר אקטיבי בהספקים גבוהים יכולים להרוג בעלי חיים ימיים. בניסוי שערך הצי האמריקאי בבהאמה ב-2000 הופעל משדר בתדרים 3–7 קילוהרץ בעוצמה של 230 דציבל. התוצאה הייתה סחיפה לחוף של שישה עשר לווייתנים, מתוכם שבעה נמצאו מתים. לעומת זאת, משדרים בהספקים נמוכים יכולים למנוע התנגשויות של ספינות ביונקים ימיים. על פי השערות רבות, הסונאר משבש את מערכת הניווט של בעלי החיים ובכך גורם לעלייתם של יונקים ימיים אל החוף.

סונאר פאסיבי

בסונאר פסיבי אין משדרים פולס יזום אלא מאזינים לקולות שפולטים העצמים, למשל מנוע של ספינה או צוללת. במערכת כזו נדרשת רגישות מיקרופונים גבוהה כי האות הנקלט חלש יחסית.