الموجات فوق الصوتية في الطبيعة والتكنولوجيا. ملخص: الموجات فوق الصوتية في الطبيعة. اللمس يساعد الخفافيش على تجنب العقبات

خاصية الصوت. الموجات فوق الصوتية. استخدام الموجات فوق الصوتية. الموجات فوق الصوتية في الطبيعة. الاستخدام التشخيصي للموجات فوق الصوتية في الطب (الموجات فوق الصوتية). استخدام الموجات فوق الصوتية في التجميل. قطع المعادن بالموجات فوق الصوتية. تحضير الخلائط بالموجات فوق الصوتية. استخدام الموجات فوق الصوتية في علم الأحياء. استخدام الموجات فوق الصوتية للتنظيف.

	المقدمة
	مرجع التاريخ
	خاصية الصوت
	الموجات فوق الصوتية
	تطبيق الموجات فوق الصوتية
	الموجات فوق الصوتية في الطبيعة
	الاستخدام التشخيصي للموجات فوق الصوتية في الطب (الموجات فوق الصوتية)
	استخدام الموجات فوق الصوتية في التجميل
	قطع المعادن بالموجات فوق الصوتية
	تحضير الخلائط بالموجات فوق الصوتية
	استخدام الموجات فوق الصوتية في علم الأحياء
	استخدام الموجات فوق الصوتية للتنظيف
	تطبيق الموجات فوق الصوتية في الكشف عن الخلل
4.10	اللحام بالموجات فوق الصوتية
	فهرس
	المرفقات
	الملحق 1 - تأثير الصوت على الرمال
	الملحق 2 - يعتمد شكل الموجة على جهارة الصوت

مقدمة

الصوت ظاهرة فيزيائية ، وهي انتشار الاهتزازات الميكانيكية على شكل موجات مرنة في وسط صلب أو سائل أو غازي. بالمعنى الضيق ، يعني الصوت هذه الاهتزازات ، التي يتم اعتبارها مرتبطة بكيفية إدراكها من قبل أعضاء الإحساس لدى الحيوانات والبشر.

يستطيع الشخص العادي سماع اهتزازات الصوت في نطاق التردد من 16 إلى 20 هرتز إلى 15-20 كيلو هرتز. يسمى الصوت الموجود أسفل نطاق السمع البشري بالموجات فوق الصوتية ؛ أعلى: حتى 1 جيجاهرتز - الموجات فوق الصوتية ، من 1 جيجاهرتز - تفوق سرعة الصوت. يعتمد ارتفاع الصوت بطريقة معقدة على ضغط الصوت الفعال وتردده وشكله ، ولا تعتمد درجة الصوت على التردد فحسب ، بل تعتمد أيضًا على مقدار ضغط الصوت. مثل أي موجة ، الصوت هو تتميز باتساع وطيف الترددات ، وعملية انتشار الصوت هي كذلك قدم العالم الإنجليزي الشهير إسحاق نيوتن هذا الافتراض لأول مرة.

1 الخلفية التاريخية

أجريت الملاحظات الأولى على الصوتيات في القرن السادس قبل الميلاد. أسس فيثاغورس علاقة بين درجة الصوت وطول الخيط أو الأنبوب الذي يُصدر الصوت. في القرن الرابع. قبل الميلاد. كان أرسطو أول من تخيل بشكل صحيح كيف ينتشر الصوت في الهواء. وقال إن الجسم السبر يسبب ضغط الهواء وتخلخله وفسر الصدى بانعكاس الصوت من العوائق. في القرن الخامس عشر ، صاغ ليوناردو دافنشي مبدأ استقلال الموجات الصوتية من مصادر مختلفة.

في عام 1660 ، في تجارب روبرت بويل ، ثبت أن الهواء موصل للصوت (الصوت لا ينتشر في الفراغ). تم نشر مذكرات جوزيف سافير حول الصوتيات ، ونشرتها أكاديمية باريس للعلوم. في هذه المذكرات ، يعتبر Saver ظاهرة معروفة جيدًا لمصممي الأعضاء: إذا كان أنبوبان من العضو يصدران صوتين في وقت واحد ، يختلف ارتفاعهما قليلاً فقط ، عندئذٍ تُسمع التضخمات الدورية للصوت ، على غرار لفات الطبل. أوضح سافر هذه الظاهرة بالتزامن الدوري مع اهتزازات كلا الصوتين. على سبيل المثال ، إذا كان أحد الصوتين يتوافق مع 32 اهتزازًا في الثانية ، والآخر 40 اهتزازًا ، فإن نهاية الاهتزاز الرابع للصوت الأول تتزامن مع نهاية الاهتزاز الخامس للصوت الثاني ، وبالتالي يتم تضخيم الصوت. أخيرًا ، كان Saver أول من حاول تحديد حدود إدراك الاهتزازات كأصوات: بالنسبة للأصوات المنخفضة ، أشار إلى الحد عند 25 اهتزازًا في الثانية ، وللأصوات العالية - 12800.

بعد ذلك ، قدم نيوتن ، بناءً على هذه الأعمال التجريبية لسافر ، أول حساب لطول موجة الصوت وتوصل إلى استنتاج ، معروف الآن في الفيزياء ، أن الطول الموجي للصوت المنبعث لأي أنبوب مفتوح يساوي ضعف الطول من الأنبوب. "وهذه هي ظاهرة الصوت الرئيسية." بعد الدراسات التجريبية لسايفر ، بدأ عالم الرياضيات الإنجليزي بروك تايلور في دراسة مشكلة الخيط المتذبذب رياضيًا في عام 1715 ، وبالتالي وضع الأساس للفيزياء الرياضية بالمعنى الصحيح للكلمة. تمكن من حساب اعتماد عدد اهتزازات الوتر على الطول والوزن والتوتر والقيمة المحلية للتسارع بسبب الجاذبية.

التفسير الفعلي للصدى ، وهو ظاهرة متقلبة إلى حد ما ، ينتمي أيضًا إلى Chladni ، على الأقل في أجزاء مهمة. نحن مدينون له بتعريف تجريبي جديد للحد الأعلى لسماع الصوت ، والذي يقابل 20000 ذبذبة في الثانية. هذه القياسات ، التي كررها الفيزيائيون عدة مرات حتى الآن ، ذاتية للغاية وتعتمد على شدة الصوت وطبيعته. لكن تجارب Chladni عام 1787 حول دراسة اهتزازات الصفائح معروفة بشكل خاص ، حيث تتشكل "أشكال صوتية" جميلة تحمل أسماء أشكال Chladni ويتم الحصول عليها عن طريق رش الرمل على صفيحة متذبذبة. طرحت هذه الدراسات التجريبية مشكلة جديدة في الفيزياء الرياضية - مشكلة اهتزازات الغشاء.

في القرن الثامن عشر ، تم التحقيق في العديد من الظواهر الصوتية الأخرى (سرعة انتشار الصوت في المواد الصلبة والغازات ، والرنين ، والنغمات المركبة ، وما إلى ذلك). تم تفسيرها جميعًا من خلال حركة أجزاء من الجسم المتأرجح وجزيئات الوسط الذي ينتشر فيه الصوت. بمعنى آخر ، تم شرح جميع الظواهر الصوتية على أنها عمليات ميكانيكية.

في عام 1787 ، اكتشف Chladni ، مؤسس علم الصوتيات التجريبي ، الاهتزازات الطولية للأوتار والألواح والشوك الرنانة والأجراس. كان أول من قاس بدقة سرعة انتشار الموجات الصوتية في الغازات المختلفة. لقد أثبت أن الصوت ينتشر في المواد الصلبة ليس على الفور ، ولكن بسرعة محدودة ، وفي عام 1796 حدد سرعة الموجات الصوتية في المواد الصلبة بالنسبة للصوت في الهواء. اخترع عددًا من الآلات الموسيقية. في عام 1802 ، تم نشر أعمال إرنست كلادني "الصوتيات" ، حيث قدم عرضًا منهجيًا للصوت.

بعد كلادني ، قام العالم الفرنسي جان بابتيست بيوت بقياس سرعة الصوت في المواد الصلبة في عام 1809.

في عام 1800 ، اكتشف العالم الإنجليزي توماس جونغ ظاهرة تداخل الصوت وأسس مبدأ تراكب الموجات.

في عام 1816 ، ابتكر الفيزيائي الفرنسي بيير سيمون لابلاس معادلة لسرعة الصوت في الغازات. في عام 1842 ، اقترح الفيزيائي النمساوي كريستيان دوبلر تأثير الحركة النسبية على الملعب (تأثير دوبلر).

تأثير دوبلر هو تغيير في التردد وطول الموجة المسجل بواسطة جهاز الاستقبال ، بسبب حركة مصدرها و / أو حركة جهاز الاستقبال. تمت تسمية هذا التأثير على اسم الفيزيائي النمساوي K. Doppler.

وفي عام 1845 ، اكتشف بايز-بولوت بشكل تجريبي تأثير دوبلر للموجات الصوتية.

في عام 1877 ، اخترع العالم الأمريكي توماس ألفا إديسون جهازًا لتسجيل الصوت وإعادة إنتاجه ، والذي قام هو نفسه بتحسينه لاحقًا في عام 1889. كانت طريقة التسجيل الصوتي التي اخترعها تسمى ميكانيكية. في عام 1880 ، توصل العلماء الفرنسيون ، الأخوان بيير وبول كوري ، إلى اكتشاف اتضح أنه مهم جدًا في مجال الصوتيات. وجدوا أنه عندما يتم ضغط بلورة الكوارتز من كلا الجانبين ، تظهر الشحنات الكهربائية على الوجوه البلورية. هذه الخاصية هي تأثير كهرضغطية للكشف عن الموجات فوق الصوتية غير المسموعة للإنسان. والعكس صحيح ، إذا تم تطبيق جهد كهربائي متناوب على حواف البلورة ، فسيبدأ في التذبذب والتقلص وعدم الاختناق.

2 خاصية الصوت

2.1 الحجم

الجهارة هي مستوى القدرة الذي يتناسب مع اتساع الإشارة الصوتية. يقاس ارتفاع الصوت بالديسيبل ويُرمز إليه بالديسيبل. وحدة قياس سميت باسم ألكسندر جراهام بيل. مستويات ضغط الصوت المرتبطة بمصادر مختلفة:

أطلق مسدس على مسافة عدة خطوات - 140 ديسيبل.

عتبة الألم - 130 ديسيبل.

المحرك النفاث (في مقصورة الطائرة) - 80 ديسيبل.

محادثة هادئة - 70 ديسيبل.

حفيف في غرفة هادئة - 40 ديسيبل.

الضوضاء في استوديو التسجيل - 30 ديسيبل.

عتبة السمع - 0 ديسيبل.

2.2 التردد

التردد (الارتفاع) - عدد التذبذبات الكاملة لكل وحدة زمنية (وحدة القياس - هيرتز). كلما زاد التردد ، ارتفع الصوت.

2.3 تيمبر

Timbre هو صوت توجد فيه اهتزازات لمجموعات مختلفة من الترددات والسعات. تحدد النغمة الرئيسية درجة الصوت ، والنغمات المتراكبة بنسب معينة ، وتعطي الصوت لونًا محددًا - جرس.

يمكننا القول أن الجرس يتحدد بحجم اتساع التوافقيات الفردية (أي أنه يعتمد على عدد التوافقيات الأعلى ونسبة اتساعها إلى سعة التوافقية الأساسية ولا تعتمد على مراحل التوافقيات التوافقيات الأعلى). Duration (المدة) - الوقت الذي يمر فيه الصوت الصادر من الصوت الواضح إلى الصمت المطلق.

3 الموجات فوق الصوتية

الموجات فوق الصوتية - الموجات الصوتية التي لها تردد أعلى من تلك التي تتلقاها الأذن البشرية ، عادة ، تحت الموجات فوق الصوتية ، تعني ترددات أعلى من 20000 هرتز.

على الرغم من أن وجود الموجات فوق الصوتية معروف منذ فترة طويلة ، إلا أن استخدامه العملي صغير جدًا. في الوقت الحاضر ، تستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في مختلف الأساليب الفيزيائية والتكنولوجية. لذلك ، وفقًا لسرعة انتشار الصوت في الوسط ، يمكن للمرء أن يحكم على خصائصه الفيزيائية. تتيح قياسات السرعة عند ترددات الموجات فوق الصوتية ، مع وجود أخطاء صغيرة جدًا ، تحديد ، على سبيل المثال ، الخصائص الثابتة للحرارة للعمليات السريعة ، وقيم السعة الحرارية المحددة للغازات ، والثوابت المرنة للمواد الصلبة.

يتراوح تردد الاهتزازات فوق الصوتية المستخدمة في الصناعة وعلم الأحياء من عدة عشرات من كيلو هرتز إلى بضعة ميغا هرتز. عادة ما يتم إنشاء الاهتزازات عالية التردد باستخدام محولات الطاقة بيزوسيراميك ، على سبيل المثال ، تيتانيت الباريوم. في الحالات التي تكون فيها قوة الاهتزازات فوق الصوتية ذات أهمية قصوى ، عادة ما يتم استخدام المصادر الميكانيكية للموجات فوق الصوتية. في البداية ، تم استقبال جميع الموجات فوق الصوتية ميكانيكيًا (الشوكات الرنانة ، الصفارات ، صفارات الإنذار).

في الطبيعة ، تم العثور على الموجات فوق الصوتية كمكونات للعديد من الضوضاء الطبيعية (في ضوضاء الرياح ، والشلال ، والمطر ، وضوضاء الحصى التي تدحرجت بواسطة الأمواج ، والأصوات المصاحبة لتصريفات البرق ، وما إلى ذلك) ، وبين أصوات عالم الحيوان. تستخدم بعض الحيوانات الموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق ، والتوجه في الفضاء والتواصل (الحيتان ، والدلافين ، والخفافيش ، والقوارض ، والبرجوازية).

يمكن تصنيف بواعث الموجات فوق الصوتية إلى مجموعتين كبيرتين. الأول يشمل بواعث - مولدات ؛ الاهتزازات فيها متحمسة بسبب وجود عقبات في مسار التدفق المستمر - نفاثة من الغاز أو السائل. المجموعة الثانية من البواعث هي محولات الطاقة الصوتية الكهربائية. يقومون بتحويل التقلبات المحددة بالفعل للجهد الكهربائي أو التيار إلى اهتزاز ميكانيكي لمادة صلبة ، والتي تنبعث منها موجات صوتية في البيئة.

4 ـ تطبيق الموجات فوق الصوتية

4.1 الموجات فوق الصوتية في الطبيعة

تستخدم الخفافيش تحديد الموقع بالصدى للتوجيه الليلي ، وتنبعث منها إشارات شديدة الكثافة من خلال أفواهها (Vespertilionidae) أو فتحة الأنف على شكل مرآة مكافئ (Rhinolophidae). على مسافة 1-5 سم من رأس الحيوان ، يصل ضغط الموجات فوق الصوتية إلى 60 ملي بار ، أي أنه يتوافق مع ضغط الصوت الناتج عن آلة ثقب الصخور في مجال التردد الذي نسمعه. تستطيع الخفافيش إدراك صدى إشاراتها عند ضغط 0.001 ملي بار فقط ، أي أقل بـ 10000 مرة من ضغط الإشارات المنبعثة. في هذه الحالة ، يمكن للخفافيش تجاوز العقبات أثناء الطيران حتى عندما يتم فرض التداخل بالموجات فوق الصوتية بضغط 20 ملي بار على إشارات تحديد الموقع بالصدى. آلية هذه المناعة عالية الضوضاء لا تزال غير معروفة. عندما تقوم الخفافيش بتوطين الأشياء ، على سبيل المثال ، الشعيرات الممتدة عموديًا بقطر 0.005 - 0.008 مم فقط على مسافة 20 سم (نصف جناحيها) ، يلعب تغير الوقت والاختلاف في الشدة بين الإشارات المنبعثة والمنعكسة دورًا حاسمًا . يمكن لخفافيش حدوة الحصان أيضًا التنقل باستخدام أذن واحدة فقط (أحادية الأذن) ، والتي يتم تسهيلها بشكل كبير من خلال الأذنين الكبيرة والمتحركة باستمرار. إنهم قادرون على تعويض حتى إزاحة التردد بين الإشارات المنبعثة والمنعكسة بسبب تأثير دوبلر (عند الاقتراب من الجسم ، يكون الصدى أعلى في التردد من الإشارة المرسلة). عن طريق خفض تردد تحديد الموقع بالصدى أثناء الطيران بحيث يظل تردد الموجات فوق الصوتية المنعكسة في منطقة الحساسية القصوى لمراكزهم "السمعية" ، يمكنهم تحديد سرعة حركتهم.

طورت العث من عائلة الدب مولد ضوضاء فوق صوتي "يقطع أثر" الخفافيش التي تطارد هذه الحشرات.

يستخدم تحديد الموقع بالصدى أيضًا للملاحة بواسطة الطيور - نايلي الدهون ، أو غواغارو. يسكنون الكهوف الجبلية في أمريكا اللاتينية - من بنما في الشمال الغربي إلى بيرو في الجنوب وسورينام في الشرق. الذين يعيشون في ظلام دامس ، تكيفت النائبات السمينة للطيران ببراعة عبر الكهوف. تصدر أصوات نقر ناعمة يمكن أن تلحظها الأذن البشرية أيضًا (ترددها حوالي 7000 هرتز). كل نقرة تستمر من 1 إلى 2 مللي ثانية. ينعكس صوت الطقطقة من جدران الزنزانة والحواف والعقبات المختلفة ويتم إدراكه من خلال السمع الحساس للطائر.

تستخدم الحوتيات تحديد الموقع بالصدى بالموجات فوق الصوتية في الماء.

4.2 الاستخدام التشخيصي للموجات فوق الصوتية في الطب (الموجات فوق الصوتية)

نظرًا للانتشار الجيد للموجات فوق الصوتية في الأنسجة الرخوة للإنسان ، وعدم ضررها النسبي مقارنة بالأشعة السينية وسهولة استخدامها مقارنةً بالتصوير بالرنين المغناطيسي ، تُستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لتصور حالة الأعضاء الداخلية للإنسان ، وخاصة في تجويف البطن وتجويف الحوض.

الاستخدامات العلاجية للموجات فوق الصوتية في الطب

بالإضافة إلى استخدامها على نطاق واسع لأغراض التشخيص ، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية في الطب (بما في ذلك الطب التجديدي) كأداة علاجية.

الموجات فوق الصوتية لها التأثيرات التالية:

عمل مضاد للالتهابات وامتصاص.

مسكنات ، إجراءات مضادة للتشنج.

تعزيز التجويف من نفاذية الجلد.

Phonophoresis هي طريقة علاج مشتركة يتم فيها تطبيق مادة علاجية (أدوية ومواد ذات أصل طبيعي) على الأنسجة بدلاً من الجل المعتاد للانبعاثات فوق الصوتية (المستخدمة ، على سبيل المثال ، في الموجات فوق الصوتية). من المفترض أن الموجات فوق الصوتية تساعد المادة العلاجية على اختراق الأنسجة بعمق.

4.3 استخدام الموجات فوق الصوتية في التجميل

تستخدم أجهزة التجميل متعددة الوظائف التي تولد اهتزازات فوق صوتية بتردد 1 ميغا هرتز لتجديد خلايا الجلد وتحفيز عملية التمثيل الغذائي. بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، يتم إجراء تدليك دقيق للخلايا ، وتحسين دوران الأوعية الدقيقة في الدم والتصريف اللمفاوي. نتيجة لذلك ، يرتفع لون الجلد والأنسجة تحت الجلد والعضلات. يعزز التدليك بالموجات فوق الصوتية إطلاق المواد النشطة بيولوجيًا ، ويزيل تشنج العضلات ، ونتيجة لذلك يتم تنعيم التجاعيد وتشديد أنسجة الوجه والجسم. بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، يتم إجراء أعمق حقن لمستحضرات التجميل والأدوية ، وكذلك إزالة السموم وتنظيف الخلايا.

4.4 قطع المعادن باستخدام الموجات فوق الصوتية

في آلات القطع المعدنية التقليدية ، لا يمكنك حفر ثقب ضيق ومعقد في جزء معدني ، على سبيل المثال ، على شكل نجمة خماسية. بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، من الممكن أن يقوم هزاز التقبض المغناطيسي بحفر ثقب بأي شكل. يحل الإزميل بالموجات فوق الصوتية محل آلة الطحن بالكامل. علاوة على ذلك ، فإن هذا الإزميل أسهل بكثير من آلة الطحن ويمكنه معالجة الأجزاء المعدنية أرخص وأسرع من آلة الطحن.

يمكنك حتى استخدام الموجات فوق الصوتية لعمل خيوط لولبية في الأجزاء المعدنية أو الزجاج أو الياقوت أو الماس. عادة ، يتم تصنيع الخيط أولاً من المعدن اللين ، ثم يتم تقوية الجزء. في آلة الموجات فوق الصوتية ، يمكن صنع الخيوط من معدن مقوى بالفعل وفي سبائك صلبة. نفس الشيء مع الطوابع. عادة ما يتم تقوية الختم بعد الانتهاء بعناية. على جهاز الموجات فوق الصوتية ، يتم إجراء المعالجة الأكثر تعقيدًا بواسطة مادة جلخ (صنفرة ، مسحوق اكسيد الألمونيوم) في مجال الموجات فوق الصوتية. بالاهتزاز المستمر في مجال الموجات فوق الصوتية ، تقطع جزيئات المسحوق الصلب إلى السبيكة التي تتم معالجتها وتقطع ثقبًا من نفس الشكل مثل شكل البت.

4.5 تحضير المخاليط باستخدام الموجات فوق الصوتية

تستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لتحضير الخلائط المتجانسة (التجانس). في عام 1927 ، اكتشف العلماء الأمريكيون ليموس آند وود أنه إذا تم سكب سائلين غير قابلين للامتزاج (على سبيل المثال ، الزيت والماء) في دورق واحد وتعريضهما للموجات فوق الصوتية ، فإن مستحلبًا يتشكل في الدورق ، أي تعليقًا جيدًا للزيت في ماء. تلعب هذه المستحلبات دورًا مهمًا في الصناعة الحديثة ، وهي: الورنيشات ، والدهانات ، والمستحضرات الصيدلانية ، ومستحضرات التجميل.

4.6 تطبيق الموجات فوق الصوتية في علم الأحياء

وجدت قدرة الموجات فوق الصوتية على كسر أغشية الخلايا تطبيقًا في الأبحاث البيولوجية ، على سبيل المثال ، عندما يكون من الضروري فصل الخلية عن الإنزيمات. تستخدم الموجات فوق الصوتية أيضًا لتدمير الهياكل داخل الخلايا مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء من أجل دراسة العلاقة بين هيكلها ووظيفتها. هناك تطبيق آخر للموجات فوق الصوتية في علم الأحياء يتعلق بقدرتها على إحداث الطفرات. أظهرت الأبحاث في أكسفورد أنه حتى الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة يمكن أن تلحق الضرر بجزيء الحمض النووي. يلعب الخلق المصطنع للطفرات دورًا مهمًا في تربية النباتات. الميزة الرئيسية للموجات فوق الصوتية على المطفرات الأخرى (الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية) هي سهولة التعامل معها.

4.7 استخدام الموجات فوق الصوتية للتنظيف

يعتمد استخدام الموجات فوق الصوتية للتنظيف الميكانيكي على حدوث تأثيرات غير خطية مختلفة في سائل تحت تأثيره. يتضمن ذلك التجويف ، والتيارات الصوتية ، وضغط الصوت. الدور الرئيسي الذي يلعبه التجويف. فقاعاته التي تظهر وتنهار بالقرب من التلوث تدمرها. يُعرف هذا التأثير باسم تآكل التجويف. الموجات فوق الصوتية المستخدمة لهذه الأغراض لها تردد منخفض وطاقة متزايدة.

في المختبر والظروف الصناعية ، تستخدم الحمامات فوق الصوتية المملوءة بمذيب (ماء ، كحول ، إلخ) لغسل الأجزاء الصغيرة والأطباق. في بعض الأحيان بمساعدتهم ، حتى المحاصيل الجذرية (البطاطس ، والجزر ، والبنجر ، وما إلى ذلك) يتم غسلها من جزيئات التربة.

في الحياة اليومية ، لغسل المنسوجات ، يتم استخدام أجهزة خاصة تنبعث منها الموجات فوق الصوتية ، وتوضع في حاوية منفصلة.

4.8 استخدام الموجات فوق الصوتية في تحديد الموقع بالصدى

تستخدم صناعة صيد الأسماك تحديد الموقع بالصدى بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف أسراب الأسماك. تنعكس الموجات فوق الصوتية من مجموعات الأسماك وتصل إلى مستقبل الموجات فوق الصوتية في وقت أبكر من الموجة فوق الصوتية المنعكسة من الأسفل.

تستخدم أجهزة استشعار وقوف السيارات بالموجات فوق الصوتية في السيارات.

تطبيق الموجات فوق الصوتية في قياس التدفق

تم استخدام عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية في الصناعة للتحكم في تدفق وقياس الماء وحامل الحرارة منذ الستينيات.

4.9 تطبيق الموجات فوق الصوتية في الكشف عن الخلل

تنتشر الموجات فوق الصوتية جيدًا في بعض المواد ، مما يجعل من الممكن استخدامها للكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية للمنتجات المصنوعة من هذه المواد. في الآونة الأخيرة ، تطور اتجاه الفحص المجهري بالموجات فوق الصوتية ، مما يجعل من الممكن دراسة الطبقة تحت السطحية للمادة بدقة جيدة.

4.10 اللحام بالموجات فوق الصوتية

اللحام بالموجات فوق الصوتية - اللحام بالضغط الذي يتم تحت تأثير الاهتزازات فوق الصوتية. يستخدم هذا النوع من اللحام لربط الأجزاء التي يصعب تسخينها ، عند الانضمام إلى المعادن غير المتشابهة ، والمعادن بأغشية أكسيد قوية (الألومنيوم ، والفولاذ المقاوم للصدأ ، والدوائر المغناطيسية بيرمالوي ، وما إلى ذلك) ، في إنتاج الدوائر الدقيقة المتكاملة.

فهرس

إنترنت:

1) http://ru.m.wikipedia.org/wiki/٪C7٪E2٪F3٪EA

2) http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/466/Sound

4) http://www.audacity.ru/p8aa1.html

المرفق 1

تأثير الصوت على الرمال

الملحق 2

نوع الموجة حسب الحجم

وأيضًا الأعمال الأخرى التي قد تهمك
32930.		الخصوصية الرئيسية للمعرفة الفلسفية	12.54 كيلو بايت
	تكمن الخصوصية الرئيسية للمعرفة الفلسفية في ازدواجيتها ، لأنها: لها الكثير من القواسم المشتركة مع المعرفة العلمية ، والموضوع ، والأساليب ، والأجهزة المنطقية والمفاهيمية ؛ ومع ذلك ، فهي ليست معرفة علمية في أنقى صورها. إن موضوع الفلسفة أوسع من موضوع البحث عن أي علم معين ، فالفلسفة تعمم تدمج العلوم الأخرى ولكنها لا تستوعبها ولا تشمل كل المعارف العلمية التي لا تقف فوقها ؛ ذات طبيعة نظرية عامة للغاية ؛ يحتوي على الأفكار والمفاهيم الأساسية التي تكمن وراء أخرى ...

مع تطور الصوتيات في نهاية القرن التاسع عشر ، تم اكتشاف الموجات فوق الصوتية ، وفي نفس الوقت بدأت الدراسات الأولى للموجات فوق الصوتية ، ولكن تم وضع الأسس لتطبيقها فقط في الثلث الأول من القرن العشرين.

الموجات فوق الصوتية وخصائصها

في الطبيعة ، توجد الموجات فوق الصوتية كمكون للعديد من الضوضاء الطبيعية: في ضوضاء الرياح ، والشلالات ، والمطر ، والحصى البحري الذي تدحرجه الأمواج ، وفي تصريفات البرق. تمتلك العديد من الثدييات ، مثل القطط والكلاب ، القدرة على إدراك الموجات فوق الصوتية بتردد يصل إلى 100 كيلوهرتز ، كما أن قدرات الخفافيش والحشرات الليلية والحيوانات البحرية معروفة جيدًا للجميع.

الموجات فوق الصوتية- الاهتزازات الميكانيكية الموجودة فوق نطاق التردد المسموع للأذن البشرية (عادة 20 كيلو هرتز). تنتقل الاهتزازات فوق الصوتية في شكل موجة ، على غرار انتشار الضوء. ومع ذلك ، على عكس الموجات الضوئية ، التي يمكن أن تنتقل في الفراغ ، تتطلب الموجات فوق الصوتية وسيطًا مرنًا مثل الغاز أو السائل أو الصلب.

المعلمات الرئيسية للموجة هي الطول الموجي والتردد والفترة. لا تختلف الموجات فوق الصوتية بطبيعتها عن موجات النطاق المسموع وتخضع لنفس القوانين الفيزيائية. لكن الموجات فوق الصوتية لها ميزات محددة حددت تطبيقها الواسع في العلوم والتكنولوجيا. فيما يلي أهمها:

• 1. الطول الموجي الصغير. لأدنى مدى بالموجات فوق الصوتية ، لا يتجاوز الطول الموجي بضعة سنتيمترات في معظم الوسائط. يحدد الطول الموجي القصير انتشار أشعة الموجات فوق الصوتية. بالقرب من الباعث ، تنتشر الموجات فوق الصوتية في شكل حزم بحجم قريب من حجم الباعث. عندما تصل إلى عدم تجانس في وسط ما ، فإن الحزمة فوق الصوتية تتصرف مثل شعاع الضوء ، وتعاني من الانعكاس ، والانكسار ، والتشتت ، مما يجعل من الممكن تكوين صور صوتية في وسائط غير شفافة بصريًا باستخدام تأثيرات بصرية بحتة (التركيز ، الحيود ، إلخ).
• 2. فترة قصيرة من التذبذبات ، مما يجعل من الممكن إصدار الموجات فوق الصوتية على شكل نبضات والقيام باختيار زمني دقيق لإشارات الانتشار في الوسط.

إمكانية الحصول على قيم عالية لطاقة الاهتزاز بسعة صغيرة منذ ذلك الحين تتناسب طاقة الاهتزاز مع مربع التردد. هذا يجعل من الممكن إنشاء حزم وحقول فوق صوتية بمستوى طاقة عالٍ ، دون الحاجة إلى معدات كبيرة الحجم.

تتطور التيارات الصوتية الهامة في مجال الموجات فوق الصوتية. لذلك ، فإن تأثير الموجات فوق الصوتية على البيئة يولد تأثيرات محددة: فيزيائية وكيميائية وبيولوجية وطبية. مثل التجويف ، وتأثير الشعيرات الدموية ، والتشتت ، والاستحلاب ، وإزالة الغازات ، والتطهير ، والتدفئة المحلية وغيرها الكثير.

أثارت احتياجات الأسطول البحري للقوى الرائدة - إنجلترا وفرنسا ، لاستكشاف أعماق البحار ، اهتمام العديد من العلماء في مجال الصوتيات ، tk. إنه النوع الوحيد من الإشارات التي يمكن أن تنتقل بعيدًا في الماء. لذلك في عام 1826 حدد العالم الفرنسي كولادون سرعة الصوت في الماء. في عام 1838 ، في الولايات المتحدة ، تم استخدام الصوت لأول مرة لتحديد ملف تعريف قاع البحر لغرض مد كابل التلغراف. كانت نتائج التجربة مخيبة للآمال. أعطى صوت الجرس صدى ضعيفًا للغاية ، غير مسموع تقريبًا بين أصوات البحر الأخرى. كان من الضروري الذهاب إلى منطقة الترددات الأعلى ، مما يسمح بإنشاء حزم صوتية موجهة.

تم تصنيع أول مولد بالموجات فوق الصوتية في عام 1883 بواسطة الإنجليزي فرانسيس جالتون. تم إنشاء الموجات فوق الصوتية مثل صافرة على حافة السكين عند النفخ. لعبت دور هذه النقطة في صافرة جالتون بواسطة أسطوانة ذات حواف حادة. تسرب الهواء أو الغاز الآخر تحت الضغط عبر فوهة حلقية بقطر مماثل لحافة الأسطوانة إلى الحافة ، وحدثت اهتزازات عالية التردد. من خلال نفخ الصافرة بالهيدروجين ، كان من الممكن الحصول على اهتزازات تصل إلى 170 كيلو هرتز.

في عام 1880 ، قام بيير وجاك كوري باكتشاف حاسم لتكنولوجيا الموجات فوق الصوتية. لاحظ الأخوان كوري أنه عند الضغط على بلورات الكوارتز ، تتولد شحنة كهربائية تتناسب طرديًا مع القوة المطبقة على البلورة. سميت هذه الظاهرة "بالكهرباء الانضغاطية" من الكلمة اليونانية التي تعني "الدفع". بالإضافة إلى ذلك ، أظهروا التأثير الكهروإجهادي المعاكس ، والذي تجلى عندما تم تطبيق جهد كهربائي سريع التغير على البلورة ، مما تسبب في اهتزازها. من الآن فصاعدًا ، ظهرت إمكانية تقنية لتصنيع بواعث صغيرة الحجم وأجهزة استقبال الموجات فوق الصوتية.

وفاة "تايتانيك" من اصطدامها بجبل جليدي ، والحاجة إلى محاربة أسلحة جديدة - تتطلب الغواصات التطور السريع للصوتيات فوق الصوتية. في عام 1914 ، قام الفيزيائي الفرنسي بول لانجفين ، جنبًا إلى جنب مع العالم المهاجر الروسي الموهوب كونستانتين فاسيليفيتش شيلوفسكي ، بتطوير سونار يتكون من باعث بالموجات فوق الصوتية وميكروفون - جهاز استقبال للاهتزازات فوق الصوتية يعتمد على التأثير الكهروضغطي. سونار Langevin - Shilovsky ، كان أول جهاز للموجات فوق الصوتيةالمطبقة في الممارسة. في الوقت نفسه ، طور العالم الروسي S.Ya.Sokolov أسس الكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية في الصناعة. في عام 1937 ، استخدم الطبيب النفسي الألماني كارل دوسيك ، مع شقيقه فريدريش ، الفيزيائي ، الموجات فوق الصوتية لأول مرة للكشف عن أورام المخ ، لكن النتائج التي حصلوا عليها كانت غير موثوقة. في الممارسة الطبية ، تم استخدام الموجات فوق الصوتية لأول مرة فقط في الخمسينيات من القرن الماضي في الولايات المتحدة.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

مقدمة

1. الموجات فوق الصوتية في الطبيعة

2. العثور على صدى

3. أنواع السونار الطبيعية

4. الشعور يساعد الخفافيش على تجنب العقبات

5. خفافيش الصيد

6. والخفافيش خاطئة

7. صرخات في الهاوية

8. ماء فيل الرادار

استنتاج

المؤلفات

مقدمة

يرتبط اكتشاف تحديد الموقع بالصدى باسم عالم الطبيعة الإيطالي لازارو سبالانزاني. ولفت الانتباه إلى حقيقة أن الخفافيش تطير بحرية في غرفة مظلمة تمامًا (حيث حتى البوم لا حول لها ولا قوة) دون لمس الأشياء. من خلال تجربته ، أعمى العديد من الحيوانات ، حتى بعد ذلك طاروا على قدم المساواة مع المبصرين. أجرى زميل سبالانزاني J. Jurin تجربة أخرى قام فيها بتغطية آذان الخفافيش بالشمع - اصطدمت الحيوانات بجميع الأشياء. من هذا خلص العلماء إلى أن الخفافيش تسترشد بالسمع. ومع ذلك ، سخر المعاصرون من هذه الفكرة ، لأنه لا يمكن قول أي شيء آخر - في ذلك الوقت كان لا يزال من المستحيل تسجيل إشارات الموجات فوق الصوتية القصيرة.

تم اقتراح فكرة موقع الصوت النشط في الخفافيش لأول مرة في عام 1912 بواسطة H. Maxim. افترض أن الخفافيش تولد إشارات تحديد الموقع بالصدى منخفضة التردد عن طريق رفرفة أجنحتها بتردد 15 هرتز.

تم تخمين الموجات فوق الصوتية في عام 1920 من قبل الإنجليزي هارتريدج ، الذي أعاد إنتاج تجارب سبالانزاني. تم تأكيد ذلك في عام 1938 بفضل الصوتيات الحيوية د. غريفين والفيزيائي جي بيرس. اقترح جريفين اسم تحديد الموقع بالصدى (عن طريق القياس بالرادار) للإشارة إلى الطريقة التي يتم بها توجيه الخفافيش باستخدام الموجات فوق الصوتية.

1. الموجات فوق الصوتية في الطبيعة

على مدى السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية ، اندهش علماء الفيزياء الحيوية عندما اكتشفوا أن الطبيعة ، على ما يبدو ، لم تكن بخيلة جدًا عند منح أطفالها أجهزة سونار. من الخفافيش إلى الدلافين ، ومن الدلافين إلى الأسماك والطيور والجرذان والفئران والقرود وخنازير غينيا والخنافس ، انتقل الباحثون بأجهزتهم ، واكتشفوا الموجات فوق الصوتية في كل مكان.

اتضح أن العديد من الطيور مسلحة بأجهزة صدى الصوت. الزقزاق ، والكرلوز ، والبوم وبعض الطيور المغردة ، التي تم صيدها أثناء الطيران بسبب الضباب والظلام ، تستكشف الطريق بمساعدة الموجات الصوتية. من خلال الصراخ ، "يشعرون" بالأرض وبطبيعة الصدى الذي يتعلمونه عن ارتفاع الطيران ، وقرب العوائق ، والتضاريس.

من الواضح ، لغرض تحديد الموقع بالصدى ، أن الموجات فوق الصوتية ذات التردد المنخفض (من عشرين إلى ثمانين كيلوهرتز) تنبعث من حيوانات أخرى - خنازير غينيا والجرذان والسناجب الجرابية الطائرة وحتى بعض قرود أمريكا الجنوبية.

أرسلت الفئران والزبابة في المختبرات التجريبية كشافة سريعة الأجنحة - بالموجات فوق الصوتية - أمامهم قبل الانطلاق عبر الزوايا المظلمة من المتاهات التي اختبرت فيها ذاكرتهم. في الظلام الدامس ، يجدون ثقوبًا في الأرض تمامًا. وهنا يساعد مسبار الصدى: لا يعود الصدى من هذه الثقوب!

تعيش الليابرات السمينة ، أو الجواجارو ، كما يطلق عليها في أمريكا ، في كهوف بيرو وفنزويلا وغيانا وجزيرة ترينيداد. إذا قررت أن تقوم بزيارتهم ، فيرجى التحلي بالصبر ، والأهم من ذلك ، السلالم والأضواء الكهربائية. من الضروري أيضًا بعض الإلمام بأساسيات تسلق الجبال ، لأن أعشاش الليل تقع في الجبال وغالبًا ما يتعين عليها تسلق المنحدرات شديدة الانحدار للوصول إليها.

وعندما تدخل الكهف بكل هذه المعدات ، قم بتوصيل أذنيك في الوقت المناسب ، لأن آلاف الطيور ، التي أيقظها الضوء ، ستسقط من الأفاريز والجدران ، وبصراخ يصم الآذان ، ستندفع فوق رأسك. الطيور كبيرة ، يصل طول جناحيها إلى متر ، لونها بني الشوكولاتة مع بقع بيضاء كبيرة. بالنظر إلى مناوراتهم الفذة في الكهوف القاتمة لمملكة Hades ، فإن الجميع مندهش ويطرح نفس السؤال: كيف يتمكن هؤلاء الكهوف الريش ، الذين يطيرون في الظلام الدامس ، من عدم الاصطدام بالجدران ، وجميع أنواع الهوابط والصواعد التي تدعم أقبية من الأبراج المحصنة؟

أطفئ الأنوار واستمع. بعد الطيران قليلاً ، سوف تهدأ الطيور قريبًا ، وتتوقف عن الصراخ ، وبعد ذلك ستسمع الخفقان الناعم للأجنحة ، وكمرافقة لها ، نقرة ناعمة. هذه هي الإجابة على سؤالك!

بالطبع ، هذا ما تعمل به أجهزة صدى الصوت. تلتقط أذننا أيضًا إشاراتها ، لأنها تصدر صوتًا في نطاق ترددات منخفضة نسبيًا - حوالي سبعة كيلوهرتز. كل نقرة تستمر جزء أو اثنين من الألف من الثانية. قام دونالد جريفين ، المعروف لنا بالفعل كباحث في سونار الخفافيش ، بسد آذان بعض الجواجارو بصوف قطني وأطلقها في القاعة المظلمة. وأصيب موهوبو الرحلات الليلية ، بالصمم ، "أعمى" على الفور: تعثروا بلا حول ولا قوة على جميع الأشياء الموجودة في الغرفة. لم يسمعوا أي صدى ، ولم يتمكنوا من التنقل في الظلام.

يقضي Guajaro النهار في الكهوف. يقومون أيضًا بترتيب أعشاشهم الطينية ، وإلصاقها بطريقة ما بأفاريز الجدران. في الليل ، تغادر الطيور الأبراج المحصنة وتطير إلى حيث توجد العديد من أشجار الفاكهة وأشجار النخيل ذات الفاكهة الناعمة التي تشبه البرقوق. كما تهاجم آلاف القطعان مزارع نخيل الزيت. تبتلع الثمار كاملة ثم تتقيأ العظام بعد رجوعها إلى الكهوف. لذلك ، في الأبراج المحصنة التي يعشش فيها Guajaro ، يوجد دائمًا العديد من "شتلات" الفاكهة الصغيرة ، والتي ، مع ذلك ، تموت بسرعة: لا يمكن أن تنمو بدون ضوء.

إن بطن فراخ غواجارو حديثة النشأة مغطى بطبقة سميكة من الدهون. عندما يبلغ عمر الكهوف الصغار حوالي أسبوعين ، يأتي الناس إلى الكهوف بمصابيح وأعمدة طويلة. إنهم يدمرون الأعشاش ، ويقتلون الآلاف من الطيور النادرة ، وعلى الفور ، عند مدخل الكهوف ، يذوبون الدهون منها. على الرغم من أن هذه الدهون لها خصائص غذائية جيدة ، إلا أنها تستخدم أساسًا كوقود في الفوانيس والمصابيح.

يحترق أفضل من الكيروسين وأرخص منه - هذا هو الرأي السائد في وطن الطائر الذي يحكم عليه بسخرية القدر أن يقضي حياته كلها في الظلام ، ليموت لينير بيت الإنسان. .

في جنوب آسيا ، من الهند إلى أستراليا ، هناك طائر آخر يستخدم السونار ليجد طريقه إلى العش في الظلام. كما أنها تعشش في الكهوف (ولكن في بعض الأحيان ، على الصخور في الهواء الطلق). هذا هو السلنجانا السريع الشهير ، والمعروف جيدًا لجميع الذواقة المحليين: الحساء مصنوع من أعشاشه.

هذه هي الطريقة التي يصنع بها السلانجانا عشًا: يتشبث بمخالبه بالصخرة ويزيت الحجر باللعاب اللزج ، ويرسم صورة ظلية لمهد عليه. يحرك رأسه إلى اليمين واليسار - يتجمد اللعاب على الفور ويتحول إلى قشرة بنية. والصلنجانة تشحمها من فوق. تنمو جدران العش ، وتحصل على مهد صغير على صخرة ضخمة.

يقولون إن هذا المهد لذيذ جدًا. يتسلق الناس المنحدرات العالية ويتسلقون جدران الكهوف بواسطة ضوء الكشاف ويجمعون أعشاشًا سريعة. ثم يتم غليها في الماء المغلي (أو مرق الدجاج!) ، والنتيجة حساء ممتاز كما يؤكد الخبراء.

في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف أن swiftlets ليست فقط ذات أهمية لفناني الطهي ، ولكن أيضًا لعلماء الفيزياء الحيوية: هذه الطيور ، التي تطير في الظلام ، ترسل أيضًا كشافة صوتية إلى الأمام ، والتي "تصدر صوت طقطقة مثل لعبة ساعة الأطفال".

2. تحمل صدى

من وجهة نظر مادية ، أي صوت هو حركة تذبذبية تنتشر في موجات في وسط مرن.

كلما زادت اهتزازات الجسم المتذبذب (أو الوسط المرن) في الثانية ، زاد تردد الصوت. أدنى صوت بشري (باس) له تردد اهتزاز يبلغ حوالي ثمانين مرة في الثانية ، أو ، كما يقول الفيزيائيون ، يصل تردده إلى ثمانين هرتز. يبلغ أعلى صوت (على سبيل المثال ، السوبرانو للمغنية البيروفية إيما سوماك) حوالي 1400 هرتز.

في الطبيعة والتكنولوجيا ، تُعرف الأصوات ذات الترددات الأعلى - مئات الآلاف وحتى ملايين الهرتز. يمتلك الكوارتز صوتًا قياسيًا عاليًا - يصل إلى مليار هرتز! قوة صوت صفيحة الكوارتز التي تهتز في سائل أكبر 40 ألف مرة من قوة الصوت لمحرك الطائرة. لكن لا يمكننا أن نصمم من هذا "الدمدمة الجهنمية" ، لأننا لا نسمعها. تستقبل الأذن البشرية الأصوات بتردد اهتزاز لا يتجاوز ستة عشر إلى عشرين ألف هرتز. عادةً ما تسمى الاهتزازات الصوتية عالية التردد بالموجات فوق الصوتية ؛ "تشعر" الخفافيش بمحيطها على شكل موجات.

تنشأ الموجات فوق الصوتية في حنجرة الخفافيش. هنا ، في شكل أوتار غريبة ، يتم شد الحبال الصوتية ، والتي تهتز وتنتج الصوت. الحنجرة ، في النهاية ، تشبه صافرة عادية: الهواء الزفير من الرئتين يندفع عبرها في دوامة - تحدث "صافرة" ذات تردد عالٍ للغاية ، تصل إلى 150 ألف هرتز (لا يستطيع الشخص سماعها) .

يمكن للخفاش أن يمنع تدفق الهواء بشكل متقطع. ثم تنفجر بهذه القوة ، كما لو كانت ناتجة عن انفجار. ضغط الهواء المندفع عبر الحنجرة هو ضعف ضغط غلاية البخار. ليس إنجازًا سيئًا لحيوان يزن 5 - 20 جرامًا!

في حنجرة الخفاش ، يتم إثارة الاهتزازات الصوتية عالية التردد قصيرة المدى - النبضات فوق الصوتية. يتبع كل ثانية من 5 إلى 60 ، وفي بعض الأنواع حتى من 10 إلى 200 نبضة. كل نبضة ، "انفجار" ، تستمر فقط من 2 إلى 5 أجزاء من الثانية (في خفافيش حدوة الحصان 5-10 جزء من مائة من الثانية).

يعد قصر الإشارة الصوتية عاملاً ماديًا مهمًا للغاية. بفضل ذلك فقط ، يمكن تحديد موقع الصدى الدقيق ، أي التوجيه بمساعدة الموجات فوق الصوتية.

من عائق يبعد 17 مترًا ، يعود الصوت المنعكس إلى الحيوان في حوالي 0.1 ثانية. إذا استمرت الإشارة الصوتية لأكثر من 0.1 ثانية ، فإن صدى الصوت المنعكس من أجسام تقع على بعد أكثر من سبعة عشر مترًا ستدركه أجهزة سمع الحيوان بالتزامن مع الصوت الرئيسي.

ولكن على وجه التحديد من الفترة الزمنية بين نهاية الإشارة المرسلة والأصوات الأولى للصدى العائد ، يحصل الخفاش غريزيًا على فكرة عن المسافة إلى الكائن الذي يعكس الموجات فوق الصوتية. هذا هو السبب في أن نبضة الصوت قصيرة جدًا.

قدم العالم السوفيتي إي. يا بومبر افتراضًا مثيرًا للاهتمام في عام 1946 ، وهو ما يفسر جيدًا الطبيعة الفسيولوجية لموقع الصدى. ويعتقد أن الخفاش يصدر كل صوت جديد فور سماعه صدى الإشارة السابقة. وبالتالي ، فإن النبضات تتبع بعضها البعض بشكل انعكاسي ، والصدى الذي تتصوره الأذن يعمل كمحفز يسببها. وكلما اقترب الخفاش من العائق ، زادت سرعة عودة الصدى ، وبالتالي ، زاد إصدار الحيوان "صيحات" جديدة. أخيرًا ، عند الاقتراب مباشرة من عقبة ما ، تبدأ النبضات الصوتية في تتبع بعضها البعض بسرعة استثنائية. هذه إشارة خطر. يغير الخفاش بشكل غريزي مسار رحلته ، متجنبًا الاتجاه الذي تأتي منه الأصوات المنعكسة بسرعة كبيرة.

في الواقع ، أظهرت التجارب أن الخفافيش تصدر فقط 5-10 نبضات فوق صوتية في الثانية قبل الإطلاق. في الرحلة ، يتم زيادتها إلى 30. عند الاقتراب من عائق ، تتبع الإشارات الصوتية بشكل أسرع - حتى 50-60 مرة في الثانية. بعض الخفافيش ، أثناء البحث عن الحشرات الليلية ، تتفوق على فرائسها ، حتى أنها تصدر 250 "صرخة" في الثانية.

السونار الخفافيش هو "جهاز" ملاحة دقيق للغاية: فهو قادر على تتبع حتى جسم صغير مجهري - قطره 0.1 ملليمتر فقط!

وفقط عندما قلل المجربون سمك السلك الممتد في الغرفة حيث كانت الخفافيش ترفرف إلى 0.07 ملليمتر ، بدأت الحيوانات تصطدم به.

تزيد الخفافيش من معدل إشارات صدى الصوت حوالي مترين من السلك. لذلك ، على بعد مترين ، "يلسعون" لها بـ "صيحاتهم". لكن الخفاش لا يغير اتجاهه على الفور ، ويطير مباشرة إلى العائق ويبعد عنه بضعة سنتيمترات فقط مع رفرف حاد من الجناح ينحرف إلى الجانب.

بمساعدة السونارات التي منحتها لهم الطبيعة ، لا تبحر الخفافيش في الفضاء فحسب ، بل تصطاد أيضًا خبزها اليومي: البعوض والعث والحشرات الليلية الأخرى.

في بعض التجارب ، أُجبرت الحيوانات على اصطياد البعوض في غرفة مختبر صغيرة. تم تصويرهم ووزنهم - باختصار ، تابعوا مدى نجاحهم في الصيد. خفاش واحد يزن سبعة جرامات في الساعة يصطاد جرامًا من الحشرات. طفل آخر ، كان وزنه ثلاثة جرامات ونصف فقط ، ابتلع البعوض بسرعة كبيرة لدرجة أنه في ربع ساعة "سمين" بنسبة عشرة بالمائة. تزن كل بعوضة 0.002 جرام تقريبًا. هذا يعني أنه تم اصطياد 175 بعوضة في خمسة عشر دقيقة من الصيد - بعوضة واحدة كل ست ثوان! سرعة عالية جدا. يقول جريفين إنه لولا السونار ، فإن الخفاش ، حتى لو كان يطير طوال الليل وفمه مفتوحًا ، كان سيصطاد "بالصدفة" بعوضة واحدة ، ثم إذا كان هناك الكثير من البعوض حوله.

3. أنواع السونار الطبيعية

حتى وقت قريب ، كان يُعتقد أن الخفافيش الصغيرة فقط آكلة الحشرات مثل الخفافيش والخفافيش ، والثعالب الطائرة الكبيرة والكلاب التي تلتهم أطنانًا من الفاكهة في الغابات الاستوائية ، لديها سونار طبيعية. ربما يكون الأمر كذلك ، ولكن بعد ذلك ، فإن Rosettus هو استثناء ، لأن الكلاب الطائرة من هذا الجنس موهوبة بالسونار.

أثناء الطيران ، تنقر الورود على ألسنتها طوال الوقت. يندلع الصوت في زوايا الفم ، والتي تكون دائمًا مواربة في الوردة. تشبه النقرات إلى حد ما نوعًا من قعقعة اللسان ، والتي يلجأ إليها الناس أحيانًا عند إدانة شيء ما. يعمل السونار البدائي للكلب الطائر بدقة تامة: فهو يكتشف سلكًا مليمترًا من مسافة عدة أمتار.

بدون استثناء ، تم تزويد جميع الخفافيش الصغيرة من الرتبة الفرعية Microchiroptera ، أي الخفافيش الدقيقة ، بمكبرات صدى. لكن نماذج هذه "الأجهزة" مختلفة. في الآونة الأخيرة ، ميز الباحثون بشكل أساسي ثلاثة أنواع من السونار الطبيعي: الهمس ، والترنيم والنقيق ، أو نوع تعديل التردد.

تنتمي الخفافيش الهمسية إلى المناطق الاستوائية في أمريكا. كثير منهم ، مثل الكلاب الطائرة ، يأكلون الفاكهة. كما أنها تصطاد الحشرات ، ولكن ليس في الهواء ، ولكن على أوراق النباتات. إشارات صدى الصوت الخاصة بهم هي نقرات قصيرة جدًا وهادئة جدًا. كل صوت يستمر لألف جزء من الثانية وهو ضعيف للغاية. فقط الأجهزة الحساسة للغاية يمكنها سماعه. ولكن في بعض الأحيان ، "تهمس" الخفافيش بصوت عالٍ لدرجة أن الشخص يسمعها. لكن عادةً ما يعمل السونار الخاص بهم على ترددات تبلغ 150 كيلوهرتز.

مصاص الدماء الشهير هو أيضا يهمس. يهمس "نوبات" غير معروفة لنا ، يبحث عن مسافرين مرهقين في غابات الأمازون المتعفنة ويمص دمائهم. لاحظنا أن مصاصي الدماء نادرًا ما يعضهم: أذن خفية تحذرهم مسبقًا من اقتراب مصاصي الدماء. تستيقظ الكلاب وتهرب. بعد كل شيء ، يهاجم مصاصو الدماء الحيوانات النائمة فقط. حتى هذه التجارب تم إجراؤها. تم تدريب الكلاب: عندما سمعوا "همسة" مصاص الدماء ، بدأوا على الفور في النباح وإيقاظ الناس. من المفترض أن البعثات المستقبلية إلى المناطق الاستوائية الأمريكية سترافقها "مصاصو الدماء" المدربون.

الخفافيش حدوة الحصان تهتف. يعيش بعضهم في جنوب بلادنا - في شبه جزيرة القرم والقوقاز وآسيا الوسطى. سميت خفافيش حدوة الحصان بهذا الاسم نسبةً إلى الزيادات الموجودة على الكمامة ، على شكل حدوة حصان من الجلد مع حلقة مزدوجة تحيط بفتحات الأنف والفم. الزيادات ليست زخارف خاملة: إنها نوع من البوق الذي يوجه الإشارات الصوتية في شعاع ضيق في الاتجاه الذي ينظر إليه الخفاش. عادة ما يتدلى الحيوان رأسًا على عقب ويتحول (تقريبًا ثلاثمائة وستين درجة!) أولاً إلى اليمين ، ثم إلى اليسار ، يشعر بالمحيط بصوت. تتميز مفاصل الورك لخفافيش حدوة الحصان الاستوائية بالمرونة الشديدة ، لذا يمكنها القيام بدورها الفني. بمجرد دخول البعوض أو الخنفساء إلى مجال محدد موقعهما ، تكسر الطائرة الموجهة الفرع وتنطلق بحثًا عن الوقود ، أي للحصول على الطعام.

ويبدو أن هذه "الآلة الطائرة" قادرة على تحديد ، باستخدام تأثير دوبلر المعروف للفيزيائيين ، أين يطير الطعام: هل يقترب من العاهرة التي يتدلى عليها تجويف حدوة الحصان ، أو يبتعد عنها. تكتيكات المطاردة تتغير وفقًا لذلك.

تستخدم خفافيش حدوة الحصان للصيد لفترات طويلة جدًا (عند مقارنتها بـ "صرخات" الخفافيش الأخرى) والأصوات الرتيبة. تدوم كل إشارة عُشرًا أو عشرين من الثانية ، ولا يتغير تردد صوتها - فهو دائمًا يساوي مائة أو مائة وعشرين كيلوهرتز.

لكن خفافيشنا العادية وأبناء عمومتهم في أمريكا الشمالية يرددون صدى الفضاء بأصوات معدلة التردد ، تمامًا مثل أفضل نماذج السونار من صنع الإنسان. تتغير نغمة الإشارة باستمرار ، مما يعني أن درجة الصوت المنعكس تتغير أيضًا. وهذا بدوره يعني أنه في أي لحظة معينة ، لا تتطابق طبقة الصدى المستلم مع نغمة الإشارة المرسلة. وبالنسبة للشخص العادي ، من الواضح أن مثل هذا الجهاز يسهل إلى حد كبير سبر الصدى.

4 . اللمس يساعد الخفافيش على تجنب العقبات

توصل العلماء إلى حل هذه المشكلة المثيرة للاهتمام في وقت واحد تقريبًا في بلدان مختلفة.

قرر الهولندي سفين ديجراف اختبار ما إذا كانت حاسة اللمس تساعد الخفافيش حقًا على تجنب العقبات. قطع أعصاب الأجنحة الملموسة - طارت الحيوانات التي خضعت لعملية جراحية بشكل جيد. لذا فإن حاسة اللمس لا علاقة لها بها. ثم حرم المجرب الخفافيش من السمع - فقد أصيب بالعمى على الفور.

ورأى ديغراف ما يلي: بما أن الجدران والأشياء التي تصادفها الخفافيش أثناء الطيران لا تصدر أي أصوات ، فهذا يعني أن الفئران نفسها تصرخ. صدى صوتهم ، المنعكس من الأشياء المحيطة ، ينبه الحيوانات بوجود عقبة في الطريق.

لاحظت ديجراف أن الخفاش فتح فمه قبل الطيران. من الواضح أنه يصدر أصواتًا غير مسموعة بالنسبة لنا ، "نشعر" بمحيطهم. أثناء الطيران ، تفتح الخفافيش أيضًا أفواهها بين الحين والآخر (حتى عندما لا تبحث عن الحشرات).

أعطت هذه الملاحظة فكرة لديجراف للقيام بالتجربة التالية. وضع غطاء ورقي على رأس الحيوان. في المقدمة ، مثل حاجب على خوذة فارس ، باب صغير يُفتح ويغلق في الغطاء.

لا يمكن لمضرب بباب مغلق على الغطاء أن يطير ، بل يصطدم بالأشياء. بمجرد رفع القناع في خوذة ورقية ، تم تغيير الحيوان ، وأصبحت رحلته مرة أخرى دقيقة وواثقة.

نشر ديجراف ملاحظاته عام 1940. وفي عام 1946 ، بدأ العالم السوفيتي البروفيسور أ.ب. كوزياكين سلسلة من التجارب على الخفافيش. قام بتغطية أفواههم وآذانهم بالبلاستيك وأطلقهم في الغرفة بالحبال الممتدة على نطاق واسع - لم تستطع جميع الحيوانات تقريبًا الطيران. توصل المجرب إلى حقيقة مثيرة للاهتمام: سمحت الخفافيش لأول مرة بدخول الرحلة التجريبية وأعينها مفتوحة ، "مرارًا وبقوة كبيرة ، حيث اصطدمت الطيور التي تم صيدها حديثًا بزجاج النوافذ غير المكتملة." حدث هذا خلال النهار. في المساء ، وتحت ضوء مصباح كهربائي ، لم تعد الفئران تصطدم بالزجاج. هذا يعني أنه خلال النهار ، عندما يكون واضحًا للعيان ، فإن الخفافيش تثق بأعينها أكثر من الحواس الأخرى. لكن العديد من الباحثين كانوا يميلون إلى تجاهل رؤية الخفافيش على الإطلاق.

واصل البروفيسور A.P. Kuzyakin تجاربه في الغابة. على رؤوس الحيوانات - الفساتين الحمراء - ارتدى قبعات مصنوعة من الورق الأسود. لا تستطيع الحيوانات الآن رؤية الرادار الصوتي الخاص بها أو استخدامه. لم تجرؤ الخفافيش على الطيران نحو المجهول ، فتحت أجنحتها ونزلت عليها كما لو كانت بالمظلات على الأرض. طار عدد قليل منهم بشكل عشوائي. كانت النتيجة حزينة: ضربوا الأشجار وسقطوا على الأرض. ثم قطعت ثلاثة ثقوب في الأغطية السوداء: واحدة للفم واثنتان للأذنين. طارت الحيوانات دون خوف. توصلت AP Kuzyakin إلى استنتاج مفاده أن أجهزة التوجيه السليم للخفافيش "يمكن أن تحل محل الرؤية بشكل كامل تقريبًا ، لكن أعضاء اللمس لا تلعب أي دور في التوجيه ، ولا تستخدمها الحيوانات في الطيران".

قبل سنوات قليلة ، طبق العالمان الأمريكيان د. جريفين و آر. جالامبوس طريقة مختلفة لدراسة القدرات الغامضة للخفافيش.

لقد بدأوا ببساطة بإحضار هذه الحيوانات إلى جهاز بيرس - وهو جهاز يمكنه "سماع" الموجات فوق الصوتية. واتضح على الفور أن الخفافيش "تصدر الكثير من الصرخات ، لكن جميعها تقريبًا تقع في نطاق الترددات التي تتجاوز عتبة الأذن البشرية" - كتب دونالد جريفين لاحقًا.

بمساعدة المعدات الكهربائية ، تمكن Griffin و Galambos من اكتشاف الطبيعة الفيزيائية لـ "صرخات" الخفافيش والتحقيق فيها. تم تأسيسه أيضًا ، من خلال إدخال أقطاب كهربائية خاصة في الأذن الداخلية لحيوانات التجربة ، ما هو تردد الأصوات التي تدركها أجهزة السمع الخاصة بهم.

5 . خفافيش الصيد

يبدأ الخفاش الأحمر الصغير في النقيق بصوت يبلغ تردده حوالي تسعين كيلوهرتز ، وينتهي بنوتة تبلغ خمسة وأربعين كيلوهرتز. في جزء من الألف من الثانية ، بينما تستمر "صراخها" ، تعمل الإشارة على مقياس التردد ضعف طول طيف الأصوات الكامل الذي تتصوره الأذن البشرية! يوجد حوالي خمسين موجة صوتية في "الصرخة" ، لكن من بينها لا يوجد اثنان بنفس الطول. هناك عشرة أو عشرين "صرخات" معدلة بالتردد كل ثانية. عند الاقتراب من عائق أو بعوضة هاربة ، يزيد الخفاش إشاراته. الآن ليس 12 مرة ، ولكن 200 مرة في الثانية.

يكتب جريفين: "في أحد الأنواع المفيدة من أجهزة التنصت ، سيبدو صوت كل صرير عالي التردد يصدره خفاش كأنه نقرة على الهاتف." إذا وصلت إلى حافة الغابة باستخدام هذا الجهاز ، حيث تصطاد الخفافيش البعوض ، فعندما يطير أحدهم ، سنسمع في سماعات الرأس نقرًا غير سريع للغاية "putt-putt-putt-putt" ، "مثل من محرك بنزين كسول قديم ".

ولكن بعد ذلك انطلق الخفاش بحثًا عن فراشة أو قرر فحص حصاة ملقاة - على الفور بدأت "الحفرة-الحفرة-الحفرة-بيزز" بالثرثرة. الآن "الأصوات تتبع بعضها البعض ، مثل عادم دراجة نارية مسرعة."

شعرت العثة بمطاردة وكانت تحاول إنقاذ حياته بمناورات بارعة. لكن الخفاش ليس أقل براعة ، فالكتابة دوارات غريبة في السماء ، تتفوق عليه - وفي الهاتف لم يعد هناك عوادم كسرية ، ولكن أزيزًا رتيبًا لمنشار كهربائي.

تم اكتشاف خفافيش الصيد مؤخرًا نسبيًا. السونار الخاص بهم هو أيضًا من نوع تعديل التردد. تم بالفعل وصف أربعة أنواع من هذه الفئران. إنهم يعيشون في أمريكا الاستوائية. عند الغسق (وبعضها في فترة ما بعد الظهر) يطيرون للفريسة والصيد طوال الليل. يرفرفون على ارتفاع منخفض فوق الماء ، فجأة يضعون أقدامهم في الماء ، ينتزعون السمكة من الخارج ويرسلونها على الفور إلى الفم. أرجل الخفافيش طويلة ومخالبها حادة ومعوجة ، مثل تلك الموجودة في العقاب - منافسها الريش ، بالطبع ، ليس كبيرًا جدًا.

تسمى بعض الخفافيش الآكلة للأسماك الخفافيش ذات الشفتين. تتدلى الشفة السفلية المتشعبة منها ، ويعتقد أنه من خلال هذه القناة ، يوجه الفأر الذي يرفرف فوق البحر أصواته مباشرة إلى الماء.

بعد اختراق عمود الماء ، ينعكس "النقيق" من المثانة السمكية للسباحة ويعود صدى صوته إلى الصياد. نظرًا لأن جسم السمكة يحتوي على أكثر من تسعين بالمائة من الماء ، فإنه لا يعكس الأصوات تحت الماء تقريبًا. لكن المثانة الهوائية المليئة بالهواء عبارة عن شاشة "معتمة" بدرجة كافية لإصدار الصوت.

عندما يدخل الصوت من الهواء إلى الماء ، وعلى العكس من ذلك ، من الماء إلى الهواء ، فإنه يفقد أكثر من 99.9 في المائة من طاقته. لطالما عرف الفيزيائيون هذا. حتى لو ضرب الصوت سطح الماء بزاوية قائمة ، فإن 0.12 بالمائة فقط من طاقته تنتقل تحت الماء. هذا يعني أن إشارات الخفاش ، بعد أن قام برحلة مزدوجة عبر حدود الهواء والماء ، يجب أن تفقد الكثير من الطاقة بسبب التعريفات المرتفعة الموجودة هنا بحيث تصبح قوة الصوت أضعف بمليون ونصف مليون مرة!

بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هناك خسائر أخرى: لن تنعكس كل الطاقة الصوتية من الأسماك ، ولن تسقط جميعها في آذان حيوان سبر الصدى ، بعد أن شقت طريقها مرة أخرى في الهواء.

بعد كل هذا المنطق ، من الصعب تصديق أن تحديد الموقع بالصدى بين الهواء والماء ليس أسطورة ، بل حقيقة.

ومع ذلك ، حسب دونالد جريفين أن الخفافيش تعود من الماء فقط بأربع مرات أقل قوة من صدى الخفاش العادي الذي يسمع الحشرات في الهواء. لم يعد الأمر بهذا السوء. علاوة على ذلك ، إذا افترضنا أن سونار الخفافيش يكتشف الحشرات ليس على بعد مترين ، كما افترض في حساباته ، ولكن بالفعل من مترين وثمانين سنتيمترا (وهو أمر ممكن تماما) ، فإن شدة إشارة العودة ستكون هي نفسها بالنسبة على حد سواء - والصياد والبعوض.

ويخلص غريفين إلى أن "الفطرة السليمة ، ويمكن أن تكون الانطباعات الأولى مضللة عندما نتعامل مع قضايا تقع خارج نطاق التجربة البشرية العادية ، والتي ، بعد كل شيء ، يُبنى عليها ما نسميه الحس السليم".

6. والخفافيش خاطئة

مثل البشر ، يمكن أن تكون الخفافيش مخطئة أيضًا. ويحدث هذا غالبًا عندما يكونون متعبين أو لم يستيقظوا حقًا بعد قضاء يوم في الزوايا المظلمة. تم إثبات ذلك من خلال جثث الخفافيش المشوهة التي تصطدم بمبنى الإمبراطورية وناطحات السحاب الأخرى كل ليلة.

إذا تم سحب السلك منخفضًا فوق النهر ، فعادةً ما تلمسه الخفافيش عندما تنزل إلى الماء لتروي عطشها بقطرات قليلة تلعقها أثناء الطيران. تسمع الحيوانات صدىين في نفس الوقت: بصوت عالٍ من سطح الماء وضعيف من السلك - ولا تلتفت إلى الأخير ، وهذا هو سبب كسر السلك.

تعتاد الخفافيش الطيران على مسارات تم اختبارها منذ فترة طويلة ، وتختار ذاكرتها كدليل ثم لا تستمع إلى احتجاجات السونار. أجرى الباحثون معهم نفس التجارب التي أجريت مع النحل في المطار القديم. (تذكر؟) لقد أقاموا جميع أنواع العقبات على المسار المطروق لقرون ، والتي كانت الخفافيش تطير بها كل مساء للصيد ، وعند الفجر عادت. عثرت الحيوانات على هذه العقبات ، على الرغم من عمل السونارات الخاصة بهم وإعطاء إشارات الإنذار المبكر للطيارين. لكنهم صدقوا ذاكرتهم أكثر من آذانهم. غالبًا ما ترتكب الخفافيش أخطاء لأن الحشرات التي تصطادها ليست كذلك بدهاء: فقد اكتسب العديد منها مضادات السونار.

في عملية التطور ، طورت الحشرات عددًا من الأجهزة التي تحمي من الموجات فوق الصوتية. العديد من حشرات العث الليلية ، على سبيل المثال ، مغطاة بكثافة بشعر ناعم. الحقيقة هي أن المواد الناعمة: أسفل ، صوف قطني ، صوف - تمتص الموجات فوق الصوتية. هذا يعني أن العث الأشعث يصعب تعقبه. طورت بعض الحشرات الليلية أجهزة سمعية حساسة للموجات فوق الصوتية تساعدها على معرفة الخطر الوشيك مسبقًا. بمجرد أن يدخلوا في نطاق مؤثر صدى الخفاش ، يبدأون في الاندفاع من جانب إلى آخر ، في محاولة للخروج من منطقة الخطر. حتى أن العث والخنافس التي تعقبها الخفافيش تستخدم مثل هذه التقنية التكتيكية: اثنِ أجنحتها واسقطها ، متجمدة بلا حراك على الأرض. في هذه الحشرات ، عادة ما تستقبل أجهزة السمع أصواتًا من نطاقيْن مختلفين: التردد المنخفض ، الذي "يتكلم" أقاربهم عليه ، والتردد العالي ، الذي يعمل عليه السونار للخفافيش. بالنسبة للترددات المتوسطة (بين هذين النطاقين) فهم أصم.

7. صرخات في الهاوية

تحديد اتجاه صدى تحديد الموقع بالصدى وإيجاد رادار دولفين

بعد ظهر يوم 7 مارس 1949 ، كانت سفينة الأبحاث أتلانتيك تستمع إلى البحر على بعد مائة وسبعين ميلاً شمال بورتوريكو. كانت هناك أعماق كبيرة تحت السفينة. ملأت خمسة كيلومترات من المياه المالحة منخفضًا عملاقًا في الأرض.

ومن هذه الهاوية خرجت صرخات مدوية. صراخ واحد ثم صدى صوته. صرخة أخرى ، وصدى آخر. يصرخ كثيرون على التوالي بفاصل حوالي ثانية ونصف. استمر كل منها حوالي ثلث ثانية ، وكانت طبقة الصوت خمسمائة هرتز.

تم حساب أن المخلوق المجهول كان يمارس المعزوفات المنفردة الصوتية على عمق حوالي ثلاثة كيلومترات ونصف. انعكس صدى صوته من قاع البحر ، وبالتالي وصل إلى أدوات السفينة ببعض التأخير.

نظرًا لأن الحيتان لا تغوص بهذا العمق ، ولا يصدر جراد البحر وسرطان البحر مثل هذه الأصوات الصاخبة ، افترض علماء الأحياء أن نوعًا من الأسماك كان يصرخ في الهاوية. وقد صرخت بغرض: جست المحيط بالصوت. تم قياس عمقها بكل بساطة. درس التضاريس والطبوغرافيا السفلية.

هذه الفكرة تبدو الآن مذهلة بالنسبة لعدد قليل من الناس. فقد ثبت بالفعل أن الأسماك ، التي كانت تعتبر غبية لفترة طويلة ، تصدر آلاف الأصوات بجميع أنواعها ، وتضرب مثانات السباحة الخاصة بها ببعض العضلات الخاصة ، مثل الطبل. وآخرون يطحنون أسنانهم ويضربون دروعهم. العديد من هذه الخشخشة والصرير والصرير في المدى القصير للغاية وتستخدم ، على ما يبدو ، لتحديد الموقع بالصدى والتوجيه في الفضاء. لذلك ، مثل الخفافيش ، الأسماك لها سونار خاصة بها.

لم يتم دراسة السونار السمكي بعد ، لكن تم بحثها جيدًا في الدلافين. الدلافين ثرثرة جدا. لن يصمتوا لدقيقة. معظم صيحاتهم بالعامية ، إذا جاز التعبير ، مفردات ، لكننا لسنا مهتمين بها الآن. من الواضح أن البعض الآخر يخدم السونار.

صافرات الدلفين القارورة ، نقرات ، همهمات ، نباح ، صرير بأصوات مختلفة في نطاق التردد من مائة وخمسين إلى مائة وخمسة وخمسين ألف هرتز. ولكن عندما يسبح "بصمت" ، يشعر السونار الخاص به باستمرار بالمحيط "بأمطار" من الصرخات السريعة ، أو ، كما يقولون ، klaks. لا تدوم أكثر من بضعة أجزاء من الثانية وعادة ما تتكرر من خمسة عشر إلى عشرين مرة في الثانية. وأحيانا مئات المرات!

أدنى دفقة على السطح - ويزيد الدلفين على الفور صرخاته ، "يشعر" معهم بجسم مغمور. إن سونار الدلفين حساس للغاية لدرجة أنه حتى الحبيبات الصغيرة ، التي يتم إنزالها بعناية في الماء ، لن تفلت من انتباهها. يتم الكشف على الفور عن سمكة ملقاة في بركة. ينطلق الدلفين في المطاردة. لا ترى فريسة في المياه الموحلة ، فهي تلاحقها دون خطأ. بعد الأسماك ، يغير المسار بدقة. عند الاستماع إلى صدى صوته ، يميل الدلفين رأسه قليلاً إلى جانب أو آخر ، مثل شخص يحاول تحديد اتجاه الصوت بدقة أكبر.

إذا تم إنزال العشرات من القضبان العمودية في بركة صغيرة ، فإن الدلفين يسبح بسرعة بينها دون أن يلمسها. ومع ذلك ، يبدو أنه لا يستطيع اكتشاف الشبكات المتشابكة الخشنة مع السونار الخاص به. غرامة الخلايا "تلمس" بسهولة.

النقطة المهمة هنا ، على ما يبدو ، هي أن الخلايا الكبيرة "شفافة" للغاية بالنسبة للصوت ، والخلايا الصغيرة تعكسها ، تقريبًا مثل حاجز صلب.

أظهر ويليام شيفيل وباربرا لورانس-شيفيل ، الباحثان في معهد وودشول لعلوم المحيطات ، في سلسلة من التجارب الممتعة مدى حساسية "اللمس" الصوتي للدلافين.

سبح الدلفين في خليج صغير محاط بسياج من البحر و "صرير" طوال الوقت. وأحيانًا كان الجهاز يهتز بشدة من التصفيق السريع والطقطقة. حدث هذا عندما ألقيت قطع من الأسماك في الماء. لم يتم رميها فقط ، ولكن بهدوء ، دون أي رش ، وضعت في القاع. ولكن كان من الصعب أن يختبئ الدلفين من أهدأ رمي الطعام في البركة ، حتى لو سبح في الطرف الآخر منها على بعد عشرين مترا من مكان التخريب. وكان الماء في هذه البركة غائمًا جدًا لدرجة أنه عندما غُمرت فيها صفيحة معدنية لمدة نصف متر ، بدا وكأنها تذوب: حتى أذكى عين بشرية لم تستطع رؤيتها.

قام المجربون بإنزال سمكة صغيرة يبلغ طولها حوالي خمسة عشر سنتيمترا في الماء. اكتشف الدلفين السمكة على الفور باستخدام السونار ، على الرغم من أنها كانت مغمورة بالكاد: كان الرجل يمسكها من ذيلها.

يُعتقد أن الدلفين يخدم الدلفين من أجل التوجيه الوثيق. الاستطلاع العام للمنطقة والشعور بالأجسام البعيدة ينتج عن طريق الصفير. وهذه الصافرة معدلة التردد! ولكن على عكس نفس النوع من السونار الخفافيش ، فإنه يبدأ بنوتات منخفضة وينتهي بنوتات عالية.

يبدو أن الحيتان الأخرى - حيتان العنبر ، وحيتان الزعانف ، والحيتان البيضاء - تسترشد أيضًا بالموجات فوق الصوتية. إنهم لا يعرفون حتى الآن كيف يصدرون هذه الأصوات. يعتقد بعض الباحثين أنه فتحة الأنف ، أي الخياشيم والحويصلات الهوائية للقناة التنفسية ، والبعض الآخر - الحلق. على الرغم من أن الحيتان ليس لديها حبال صوتية حقيقية ، إلا أنه يمكن استبدالها بنجاح - كما يعتقد البعض - بنمو خاص على الجدران الداخلية للحنجرة.

أو ربما تخدم كل من فتحة النفخ والحنجرة نظام نقل السونار على قدم المساواة.

8. ماء فيل الرادار

من بين العديد من الحيوانات المقدسة في مصر القديمة ، كانت هناك سمكة واحدة تتمتع بقدرات فريدة تمامًا.

هذه السمكة هي من أسماك المورمروس ، أو فيل الماء. يمتد فكيها إلى خرطوم صغير. بدت قدرة Mormir التي لا يمكن تفسيرها على رؤية غير المرئي وكأنها معجزة خارقة للطبيعة. ساعد اختراع الرادار في كشف اللغز.

اتضح أن الطبيعة منحت فيل الماء العضو الأكثر روعة - الرادار!

من المعروف أن العديد من الأسماك لها أعضاء كهربائية. يحتوي Mormyrus أيضًا على "بطارية جيب" صغيرة في ذيله. الجهد الذي يولده صغير - ستة فولت فقط ، لكن هذا يكفي.

يرسل رادار Mormyrus كل دقيقة ثمانين إلى مائة نبضة كهربائية في الفضاء. تنعكس التذبذبات الكهرومغناطيسية الناتجة عن تفريغ "البطارية" جزئيًا من الأجسام المحيطة ، وفي شكل صدى لاسلكي ، تعود مرة أخرى إلى المورمير. يقع جهاز استقبال الصدى في قاعدة الزعنفة الظهرية لهذه السمكة المذهلة. مورفيرس "يستكشف" البيئة المحيطة باستخدام موجات الراديو!

تم إعداد التقرير عن الخصائص غير العادية لسمك المورميوس في عام 1953 من قبل معهد شرق إفريقيا Ichthyological Institute. لاحظ المعهد أن فيروسات المور التي تم الاحتفاظ بها في الحوض بدأت في الاندفاع بشكل مضطرب عندما تم إنزال جسم ذي موصلية كهربائية عالية ، مثل قطعة من الأسلاك ، في الماء. هل يبدو أن المورمر لديه القدرة على استشعار التغيرات في المجال الكهرومغناطيسي الناتج عن أعضائه الكهربائي؟ فحص علماء التشريح السمكة. مرت فروع مزدوجة من الأعصاب الكبيرة على طول ظهرها من الدماغ إلى قاعدة الزعنفة الظهرية ، حيث تتفرع إلى فروع صغيرة ، وتنتهي في تكوينات الأنسجة على فترات متساوية من بعضها البعض. على ما يبدو ، يوجد هنا عضو يلتقط موجات الراديو المنعكسة. كان مورميروس ، الذي يعاني من قطع الأعصاب التي تخدم هذا العضو ، يفقد الحساسية للإشعاع الكهرومغناطيسي.

يعيش Mormyrus في قاع الأنهار والبحيرات ويتغذى على يرقات الحشرات ، التي تستخرجها من الطمي بفكوك طويلة مثل الملاقط. أثناء البحث عن الطعام ، عادة ما تكون الأسماك محاطة بسحابة كثيفة من الطمي المهتاج ولا ترى أي شيء حولها. يعرف قباطنة السفن من تجربتهم الخاصة كيف لا يمكن الاستغناء عن الرادار في مثل هذه الظروف.

ليس مورميروس "الرادار الحي" الوحيد في العالم. كما تم العثور على عين راديو رائعة في ذيل ثعبان كهربائي في أمريكا الجنوبية ، حيث تطور "البطاريات" منها جهدًا قياسيًا للتيار يصل إلى خمسمائة فولت ، ووفقًا لبعض المصادر ، يصل إلى ثمانمائة فولت!

توصل الباحث الأمريكي كريستوفر كوتس ، بعد سلسلة من التجارب التي أجريت في نيويورك أكواريوم ، إلى استنتاج مفاده أن الثآليل الصغيرة على رأس ثعبان البحر هي هوائيات رادار. تلتقط الموجات الكهرومغناطيسية المنعكسة من الأجسام المحيطة ، والتي يقع باعثها في نهاية ذيل ثعبان البحر. إن حساسية نظام الرادار لهذه السمكة تجعل من الواضح أن ثعبان البحر يمكنه تحديد طبيعة الكائن في مجال عمل محدد الموقع. إذا كان حيوانًا صالحًا للأكل ، فإن ثعبان السمك الكهربائي سوف يدير رأسه باتجاهه على الفور. ثم ينشط الأعضاء الكهربائية القوية في مقدمة الجسم - ويلقي على ضحية "البرق" - ويلتهم الفريسة ببطء بسبب التفريغ الكهربائي.

في نفس الأنهار ، حيث تنام الثعابين الكهربائية ببطء في القاع ، تندفع أسماك السكين الأنيقة - eigenmania - في الغابة. تبدو غريبة: لا توجد زعانف ظهرية ولا زعانف ذيل أيضًا (فقط مستدقة رفيعة عارية على الذيل). وهذه الأسماك تتصرف بطريقة غير معتادة: فهي تدور في هذا البرج في كل الاتجاهات ، كما لو أنها تشم ذيلها. وقبل الزحف تحت عقبة أو إلى كهف في الأسفل ، قاموا أولاً بإدخال ذيلهم في الفجوة ، وبعد ذلك ، إذا أسفر الفحص عن نتائج إيجابية ، إذا جاز التعبير ، فإنهم سيصلون إلى هناك. لكنهم لا يتسلقون رأسًا أولاً ، بل يتسلقون الذيل. يبدو أن السمكة تثق به أكثر من عيونها.

تم شرح كل شيء بكل بساطة: في نهاية الذيل الخيطي لـ Aigenmania ، اكتشف العلماء "عين" كهربائية ، مثل عين Mormyrus.

يبدو أن Gymnotids ، التي تشبه إلى حد بعيد Aigenmania للأسماك الأمريكية الاستوائية ، لديها رادارات أيضًا ، على الرغم من أن هذا لم يتم إثباته بعد.

في الآونة الأخيرة ، أصبح الدكتور ليسمان من كامبريدج مهتمًا مرة أخرى بسمك السلور الكهربائي الذي تمت دراسته منذ فترة طويلة ، والذي يعيش في أنهار إفريقيا ، والذي درسه علماء الحيوان منذ فترة طويلة. هذه السمكة ، القادرة على تطوير جهد يصل إلى مائتي فولت ، تصطاد ليلاً. لكن عيونها "قصيرة النظر" للغاية ، وفي الظلام ترى بضعف. كيف إذن يجد سمك السلور فريسة؟ أثبت الدكتور ليسمان أن سمك السلور الكهربائي ، مثل ثعبان البحر الكهربائي ، يستخدم أيضًا بطارياته القوية كرادار.

استنتاج

مما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن الطبيعة ، على ما يبدو ، لم تكن بخيلة جدًا عند منح أطفالها السونار. من الخفافيش إلى الدلافين ، ومن الدلافين إلى الأسماك والطيور والجرذان والفئران والقرود وخنازير غينيا والخنافس ، انتقل الباحثون بأجهزتهم ، واكتشفوا الموجات فوق الصوتية في كل مكان. تستخدم الحيوانات تحديد الموقع بالصدى للتوجيه في الفضاء ولتحديد موقع الكائنات حولها ، وذلك باستخدام إشارات صوتية عالية التردد بشكل أساسي. هو الأكثر تطورًا في الخفافيش والدلافين ؛ كما يتم استخدامه من قبل الزبابة ، وعدد من القروش (الأختام) ، والطيور (Guajaro ، swiftlets ، وما إلى ذلك).

لا يزال أصل تحديد الموقع بالصدى في الحيوانات غير واضح ؛ ربما نشأت كبديل للرؤية لأولئك الذين يعيشون في ظلام الكهوف أو أعماق المحيط. بدلاً من الموجة الضوئية ، تم استخدام الصوت لتحديد الموقع.

تسمح طريقة التوجيه في الفضاء هذه للحيوانات باكتشاف الأشياء والتعرف عليها وحتى الصيد في ظروف الغياب التام للضوء ، في الكهوف وعلى أعماق كبيرة.

الموجات فوق الصوتية - الموجات الصوتية التي يزيد ترددها عن 20 ألف هيرتز الخامس ، الموجات فوق الصوتية فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية.

تستخدم العديد من الحيوانات الموجات فوق الصوتية للتواصل مع بعضها البعض باستخدام تحديد الموقع بالصدى: الكلاب والدلافين والحيتان والخفافيش وبعض أنواع الحشرات والطيور. تستخدم العديد من الحيوانات الموجات فوق الصوتية للتواصل مع بعضها البعض باستخدام تحديد الموقع بالصدى: الكلاب والدلافين والحيتان والخفافيش وبعض أنواع الحشرات والطيور.

تصدر الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى للملاحة ليلاً إشارات عالية الكثافة من فمها أو أنفها. تنعكس الموجات الصوتية من الأجسام المحيطة ، وتحدد معالمها ، وتلتقطها الخفافيش بآذانها وتدرك الصورة الصوتية للعالم المحيط. تصدر الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى للملاحة ليلاً إشارات عالية الكثافة من فمها أو أنفها. تنعكس الموجات الصوتية من الأجسام المحيطة ، وتحدد معالمها ، وتلتقطها الخفافيش بآذانها وتدرك الصورة الصوتية للعالم المحيط.

طورت العث من عائلة الدب مولد ضوضاء فوق صوتي "يقطع أثر" الخفافيش التي تطارد هذه الحشرات. طورت العث من عائلة الدب مولد ضوضاء فوق صوتي "يقطع أثر" الخفافيش التي تطارد هذه الحشرات.

تتفوق الدلافين في فن تحديد الموقع بالصدى. إن العقول المتطورة لهذه الحيوانات قادرة على تحليل البيانات التي تم الحصول عليها عن طريق تحديد الموقع بالصدى بدقة وتقديمها في شكل ثلاثي الأبعاد. من المثير للاهتمام أن الدلافين لا "ترى" فقط الفضاء والأشياء في الفضاء بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، ولكنها أيضًا قادرة على تحديد وزن الأشياء أو الحيوانات وحجمها وخصائصها المهمة الأخرى. تتفوق الدلافين في فن تحديد الموقع بالصدى. إن العقول المتطورة لهذه الحيوانات قادرة على تحليل البيانات التي تم الحصول عليها عن طريق تحديد الموقع بالصدى بدقة وتقديمها في شكل ثلاثي الأبعاد. من المثير للاهتمام أن الدلافين لا "ترى" فقط الفضاء والأشياء في الفضاء بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، ولكنها أيضًا قادرة على تحديد وزن الأشياء أو الحيوانات وحجمها وخصائصها المهمة الأخرى.

مقدمة

2. العثور على صدى

3. أنواع السونار الطبيعية

4. الشعور يساعد الخفافيش على تجنب العقبات

5. خفافيش الصيد

6. والخفافيش خاطئة

7. صرخات في الهاوية

8. ماء فيل الرادار

استنتاج

المؤلفات

مقدمة

يرتبط اكتشاف تحديد الموقع بالصدى باسم عالم الطبيعة الإيطالي لازارو سبالانزاني. ولفت الانتباه إلى حقيقة أن الخفافيش تطير بحرية في غرفة مظلمة تمامًا (حيث حتى البوم لا حول لها ولا قوة) دون لمس الأشياء. من خلال تجربته ، أعمى العديد من الحيوانات ، حتى بعد ذلك طاروا على قدم المساواة مع المبصرين. أجرى زميل سبالانزاني J. Jurin تجربة أخرى قام فيها بتغطية آذان الخفافيش بالشمع - اصطدمت الحيوانات بجميع الأشياء. من هذا خلص العلماء إلى أن الخفافيش تسترشد بالسمع. ومع ذلك ، سخر المعاصرون من هذه الفكرة ، لأنه لا يمكن قول أي شيء آخر - في ذلك الوقت كان لا يزال من المستحيل تسجيل إشارات الموجات فوق الصوتية القصيرة.

تم اقتراح فكرة موقع الصوت النشط في الخفافيش لأول مرة في عام 1912 بواسطة H. Maxim. افترض أن الخفافيش تولد إشارات تحديد الموقع بالصدى منخفضة التردد عن طريق رفرفة أجنحتها بتردد 15 هرتز.

تم تخمين الموجات فوق الصوتية في عام 1920 من قبل الإنجليزي هارتريدج ، الذي أعاد إنتاج تجارب سبالانزاني. تم تأكيد ذلك في عام 1938 بفضل الصوتيات الحيوية د. غريفين والفيزيائي جي بيرس. اقترح جريفين اسم تحديد الموقع بالصدى (عن طريق القياس بالرادار) للإشارة إلى الطريقة التي يتم بها توجيه الخفافيش باستخدام الموجات فوق الصوتية.

1. الموجات فوق الصوتية في الطبيعة

على مدى السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية ، اندهش علماء الفيزياء الحيوية عندما اكتشفوا أن الطبيعة ، على ما يبدو ، لم تكن بخيلة جدًا عند منح أطفالها أجهزة سونار. من الخفافيش إلى الدلافين ، ومن الدلافين إلى الأسماك والطيور والجرذان والفئران والقرود وخنازير غينيا والخنافس ، انتقل الباحثون بأجهزتهم ، واكتشفوا الموجات فوق الصوتية في كل مكان.

اتضح أن العديد من الطيور مسلحة بأجهزة صدى الصوت. الزقزاق ، والكرلوز ، والبوم وبعض الطيور المغردة ، التي تم صيدها أثناء الطيران بسبب الضباب والظلام ، تستكشف الطريق بمساعدة الموجات الصوتية. من خلال الصراخ ، "يشعرون" بالأرض وبطبيعة الصدى الذي يتعلمونه عن ارتفاع الطيران ، وقرب العوائق ، والتضاريس.

من الواضح ، لغرض تحديد الموقع بالصدى ، أن الموجات فوق الصوتية ذات التردد المنخفض (من عشرين إلى ثمانين كيلوهرتز) تنبعث من حيوانات أخرى - خنازير غينيا والجرذان والسناجب الجرابية الطائرة وحتى بعض قرود أمريكا الجنوبية.

أرسلت الفئران والزبابة في المختبرات التجريبية كشافة سريعة الأجنحة - بالموجات فوق الصوتية - أمامهم قبل الانطلاق عبر الزوايا المظلمة من المتاهات التي اختبرت فيها ذاكرتهم. في الظلام الدامس ، يجدون ثقوبًا في الأرض تمامًا. وهنا يساعد مسبار الصدى: لا يعود الصدى من هذه الثقوب!

تعيش الليابرات السمينة ، أو الجواجارو ، كما يطلق عليها في أمريكا ، في كهوف بيرو وفنزويلا وغيانا وجزيرة ترينيداد. إذا قررت أن تقوم بزيارتهم ، فيرجى التحلي بالصبر ، والأهم من ذلك ، السلالم والأضواء الكهربائية. من الضروري أيضًا بعض الإلمام بأساسيات تسلق الجبال ، لأن أعشاش الليل تقع في الجبال وغالبًا ما يتعين عليها تسلق المنحدرات شديدة الانحدار للوصول إليها.

وعندما تدخل الكهف بكل هذه المعدات ، قم بتوصيل أذنيك في الوقت المناسب ، لأن آلاف الطيور ، التي أيقظها الضوء ، ستسقط من الأفاريز والجدران ، وبصراخ يصم الآذان ، ستندفع فوق رأسك. الطيور كبيرة ، يصل طول جناحيها إلى متر ، لونها بني الشوكولاتة مع بقع بيضاء كبيرة. بالنظر إلى مناوراتهم الفذة في الكهوف القاتمة لمملكة Hades ، فإن الجميع مندهش ويطرح نفس السؤال: كيف يتمكن هؤلاء الكهوف الريش ، الذين يطيرون في الظلام الدامس ، من عدم الاصطدام بالجدران ، وجميع أنواع الهوابط والصواعد التي تدعم أقبية من الأبراج المحصنة؟

أطفئ الأنوار واستمع. بعد الطيران قليلاً ، سوف تهدأ الطيور قريبًا ، وتتوقف عن الصراخ ، وبعد ذلك ستسمع الخفقان الناعم للأجنحة ، وكمرافقة لها ، نقرة ناعمة. هذه هي الإجابة على سؤالك!

بالطبع ، هذا ما تعمل به أجهزة صدى الصوت. تلتقط أذننا أيضًا إشاراتها ، لأنها تصدر صوتًا في نطاق ترددات منخفضة نسبيًا - حوالي سبعة كيلوهرتز. كل نقرة تستمر جزء أو اثنين من الألف من الثانية. قام دونالد جريفين ، المعروف لنا بالفعل كباحث في سونار الخفافيش ، بسد آذان بعض الجواجارو بصوف قطني وأطلقها في القاعة المظلمة. وأصيب موهوبو الرحلات الليلية ، بالصمم ، "أعمى" على الفور: تعثروا بلا حول ولا قوة على جميع الأشياء الموجودة في الغرفة. لم يسمعوا أي صدى ، ولم يتمكنوا من التنقل في الظلام.

يقضي Guajaro النهار في الكهوف. يقومون أيضًا بترتيب أعشاشهم الطينية ، وإلصاقها بطريقة ما بأفاريز الجدران. في الليل ، تغادر الطيور الأبراج المحصنة وتطير إلى حيث توجد العديد من أشجار الفاكهة وأشجار النخيل ذات الفاكهة الناعمة التي تشبه البرقوق. كما تهاجم آلاف القطعان مزارع نخيل الزيت. تبتلع الثمار كاملة ثم تتقيأ العظام بعد رجوعها إلى الكهوف. لذلك ، في الأبراج المحصنة التي يعشش فيها Guajaro ، يوجد دائمًا العديد من "شتلات" الفاكهة الصغيرة ، والتي ، مع ذلك ، تموت بسرعة: لا يمكن أن تنمو بدون ضوء.

إن بطن فراخ غواجارو حديثة النشأة مغطى بطبقة سميكة من الدهون. عندما يبلغ عمر الكهوف الصغار حوالي أسبوعين ، يأتي الناس إلى الكهوف بمصابيح وأعمدة طويلة. إنهم يدمرون الأعشاش ، ويقتلون الآلاف من الطيور النادرة ، وعلى الفور ، عند مدخل الكهوف ، يذوبون الدهون منها. على الرغم من أن هذه الدهون لها خصائص غذائية جيدة ، إلا أنها تستخدم أساسًا كوقود في الفوانيس والمصابيح.

يحترق أفضل من الكيروسين وأرخص منه - هذا هو الرأي السائد في وطن الطائر الذي يحكم عليه بسخرية القدر أن يقضي حياته كلها في الظلام ، ليموت لينير بيت الإنسان. .

في جنوب آسيا ، من الهند إلى أستراليا ، هناك طائر آخر يستخدم السونار ليجد طريقه إلى العش في الظلام. كما أنها تعشش في الكهوف (ولكن في بعض الأحيان ، على الصخور في الهواء الطلق). هذا هو السلنجانا السريع الشهير ، والمعروف جيدًا لجميع الذواقة المحليين: الحساء مصنوع من أعشاشه.

هذه هي الطريقة التي يصنع بها السلانجانا عشًا: يتشبث بمخالبه بالصخرة ويزيت الحجر باللعاب اللزج ، ويرسم صورة ظلية لمهد عليه. يحرك رأسه إلى اليمين واليسار - يتجمد اللعاب على الفور ويتحول إلى قشرة بنية. والصلنجانة تشحمها من فوق. تنمو جدران العش ، وتحصل على مهد صغير على صخرة ضخمة.

يقولون إن هذا المهد لذيذ جدًا. يتسلق الناس المنحدرات العالية ويتسلقون جدران الكهوف بواسطة ضوء الكشاف ويجمعون أعشاشًا سريعة. ثم يتم غليها في الماء المغلي (أو مرق الدجاج!) ، والنتيجة حساء ممتاز كما يؤكد الخبراء.

في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف أن swiftlets ليست فقط ذات أهمية لفناني الطهي ، ولكن أيضًا لعلماء الفيزياء الحيوية: هذه الطيور ، التي تطير في الظلام ، ترسل أيضًا كشافة صوتية إلى الأمام ، والتي "تصدر صوت طقطقة مثل لعبة ساعة الأطفال".

2. تحمل صدى

من وجهة نظر مادية ، أي صوت هو حركة تذبذبية تنتشر في موجات في وسط مرن.

كلما زادت اهتزازات الجسم المتذبذب (أو الوسط المرن) في الثانية ، زاد تردد الصوت. أدنى صوت بشري (باس) له تردد اهتزاز يبلغ حوالي ثمانين مرة في الثانية ، أو ، كما يقول الفيزيائيون ، يصل تردده إلى ثمانين هرتز. يبلغ أعلى صوت (على سبيل المثال ، السوبرانو للمغنية البيروفية إيما سوماك) حوالي 1400 هرتز.