Υπερηχογράφημα στη φύση και την τεχνολογία. Περίληψη: Υπέρηχοι στη φύση. Το άγγιγμα βοηθά τις νυχτερίδες να αποφεύγουν τα εμπόδια

Χαρακτηριστικό ήχου. Υπέρηχος. Η χρήση υπερήχων. Υπερηχογράφημα στη φύση. Διαγνωστική χρήση υπερήχων στην ιατρική (υπερηχογράφημα). Η χρήση των υπερήχων στην κοσμετολογία. Κοπή μετάλλου με υπερήχους. Παρασκευή μιγμάτων με χρήση υπερήχων. Η χρήση των υπερήχων στη βιολογία. Η χρήση υπερήχων για τον καθαρισμό.


	ΕΙΣΑΓΩΓΗ
	Αναφορά ιστορίας
	Χαρακτηριστικό ήχου
	Υπέρηχος
	Εφαρμογή υπερήχων
	Υπερηχογράφημα στη φύση
	Διαγνωστική χρήση υπερήχων στην ιατρική (υπερηχογράφημα)
	Η χρήση των υπερήχων στην κοσμετολογία
	Κοπή μετάλλου με υπερήχους
	Παρασκευή μιγμάτων με χρήση υπερήχων
	Η χρήση των υπερήχων στη βιολογία
	Η χρήση υπερήχων για τον καθαρισμό

	Εφαρμογή υπερήχων στην ανίχνευση ελαττωμάτων
4.10	Συγκόλληση με υπερήχους
	Βιβλιογραφία
	ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ
	ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 - Επίδραση του ήχου στην άμμο
	ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 2 - Κυματομορφή ανάλογα με την ένταση

Εισαγωγή

Ο ήχος είναι ένα φυσικό φαινόμενο, το οποίο είναι η διάδοση μηχανικών δονήσεων με τη μορφή ελαστικών κυμάτων σε στερεό, υγρό ή αέριο μέσο. Με τη στενή έννοια, ήχος σημαίνει αυτές τις δονήσεις, που εξετάζονται σε σχέση με το πώς γίνονται αντιληπτές από τα αισθητήρια όργανα των ζώων και των ανθρώπων.

Ο μέσος άνθρωπος μπορεί να ακούσει ηχητικές δονήσεις στο εύρος συχνοτήτων από 16-20 Hz έως 15-20 kHz. Ο ήχος κάτω από το εύρος της ανθρώπινης ακοής ονομάζεται υπέρηχος. υψηλότερο: έως 1 GHz - υπέρηχος, από 1 GHz - υπερηχητικός. Η ένταση ενός ήχου εξαρτάται με πολύπλοκο τρόπο από την αποτελεσματική ηχητική πίεση, τη συχνότητα και τη μορφή των δονήσεων, και το ύψος του ήχου εξαρτάται όχι μόνο από τη συχνότητα, αλλά και από το μέγεθος της ηχητικής πίεσης. Όπως κάθε κύμα, ο ήχος χαρακτηρίζεται από το πλάτος και το φάσμα των συχνοτήτων Η διαδικασία της διάδοσης του ήχου είναι επίσης Ο διάσημος Άγγλος επιστήμονας Issac Newton έκανε αυτή την υπόθεση για πρώτη φορά.

1 Ιστορικό υπόβαθρο

Οι πρώτες παρατηρήσεις στην ακουστική έγιναν τον 6ο αιώνα π.Χ. Ο Πυθαγόρας καθιέρωσε μια σχέση μεταξύ του ύψους και του μήκους της χορδής ή του σωλήνα που παράγει τον ήχο. Τον IV αιώνα. ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ. Ο Αριστοτέλης ήταν ο πρώτος που φαντάστηκε σωστά πώς διαδίδεται ο ήχος στον αέρα. Είπε ότι ένα σώμα που ηχεί προκαλεί συμπίεση και αραίωση του αέρα και εξήγησε την ηχώ με την ανάκλαση του ήχου από τα εμπόδια. Τον 15ο αιώνα, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι διατύπωσε την αρχή της ανεξαρτησίας των ηχητικών κυμάτων από διάφορες πηγές.

Το 1660, στα πειράματα του Robert Boyle, αποδείχθηκε ότι ο αέρας είναι αγωγός του ήχου (ο ήχος δεν διαδίδεται στο κενό). Τα απομνημονεύματα του Joseph Saver για την ακουστική έχουν εκδοθεί από την Ακαδημία Επιστημών του Παρισιού. Σε αυτά τα απομνημονεύματα, ο Saver εξετάζει ένα φαινόμενο που είναι πολύ γνωστό στους σχεδιαστές οργάνων: εάν δύο σωλήνες ενός οργάνου εκπέμπουν ταυτόχρονα δύο ήχους, μόνο ελαφρώς διαφορετικούς σε ύψος, τότε ακούγονται περιοδικές ενισχύσεις ήχου, παρόμοιες με τα τύμπανα. Ο Saver εξήγησε αυτό το φαινόμενο με την περιοδική σύμπτωση των δονήσεων και των δύο ήχων. Εάν, για παράδειγμα, ένας από τους δύο ήχους αντιστοιχεί σε 32 δονήσεις ανά δευτερόλεπτο και ο άλλος σε 40 δονήσεις, τότε το τέλος της τέταρτης δόνησης του πρώτου ήχου συμπίπτει με το τέλος της πέμπτης δόνησης του δεύτερου ήχου, και έτσι ο ήχος ενισχύεται. Τέλος, ο Saver ήταν ο πρώτος που προσπάθησε να προσδιορίσει το όριο της αντίληψης των δονήσεων ως ήχους: για χαμηλούς ήχους, υπέδειξε το όριο σε 25 δονήσεις ανά δευτερόλεπτο και για υψηλές - 12.800.

Στη συνέχεια, ο Newton, βασισμένος σε αυτά τα πειραματικά έργα του Saver, έδωσε τον πρώτο υπολογισμό του μήκους κύματος του ήχου και κατέληξε στο συμπέρασμα, γνωστό πλέον στη φυσική, ότι για κάθε ανοιχτό σωλήνα το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου ήχου είναι ίσο με το διπλάσιο του μήκους. του σωλήνα. "Και αυτό είναι το κύριο ηχητικό φαινόμενο." Μετά τις πειραματικές μελέτες του Saver, ο Άγγλος μαθηματικός Brooke Taylor άρχισε να εξετάζει μαθηματικά το πρόβλημα μιας ταλαντούμενης χορδής το 1715, θέτοντας έτσι τα θεμέλια για τη μαθηματική φυσική με την ορθή έννοια της λέξης. Κατάφερε να υπολογίσει την εξάρτηση του αριθμού των δονήσεων μιας χορδής από το μήκος, το βάρος, την τάση και την τοπική τιμή της επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας.

Η πραγματική εξήγηση για την ηχώ, ένα μάλλον ιδιότροπο φαινόμενο, ανήκει επίσης στον Chladni, τουλάχιστον σε σημαντικά μέρη. Του οφείλουμε έναν νέο πειραματικό ορισμό του ανώτατου ορίου ακρόασης του ήχου, που αντιστοιχεί σε 20.000 δονήσεις ανά δευτερόλεπτο. Αυτές οι μετρήσεις, που έχουν επαναληφθεί πολλές φορές από τους φυσικούς μέχρι τώρα, είναι πολύ υποκειμενικές και εξαρτώνται από την ένταση και τη φύση του ήχου. Αλλά είναι ιδιαίτερα γνωστά τα πειράματα του Chladni το 1787 για τη μελέτη των δονήσεων των πλακών, κατά τα οποία σχηματίζονται όμορφες «ακουστικές φιγούρες», που φέρουν τα ονόματα των μορφών Chladni και λαμβάνονται με ψεκασμό άμμου σε μια ταλαντευόμενη πλάκα. Αυτές οι πειραματικές μελέτες έθεσαν ένα νέο πρόβλημα στη μαθηματική φυσική - το πρόβλημα των δονήσεων της μεμβράνης.

Τον 18ο αιώνα διερευνήθηκαν πολλά άλλα ακουστικά φαινόμενα (ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε στερεά και αέρια, συντονισμός, συνδυαστικοί τόνοι κ.λπ.). Όλα αυτά εξηγήθηκαν από την κίνηση τμημάτων ενός ταλαντούμενου σώματος και σωματιδίων του μέσου στο οποίο διαδίδεται ο ήχος. Με άλλα λόγια, όλα τα ακουστικά φαινόμενα εξηγούνταν ως μηχανικές διεργασίες.

Το 1787, ο Chladni, ο ιδρυτής της πειραματικής ακουστικής, ανακάλυψε τις διαμήκεις δονήσεις των χορδών, των πλακών, των πιρουνιών συντονισμού και των καμπάνων. Ήταν ο πρώτος που μέτρησε με ακρίβεια την ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων σε διάφορα αέρια. Απέδειξε ότι στα στερεά ο ήχος δεν διαδίδεται αμέσως, αλλά με πεπερασμένη ταχύτητα και το 1796 προσδιόρισε την ταχύτητα των ηχητικών κυμάτων στα στερεά σε σχέση με τον ήχο στον αέρα. Εφηύρε μια σειρά από μουσικά όργανα. Το 1802 εκδόθηκε το έργο του Ernest Chladni "Acoustics", όπου έκανε μια συστηματική παρουσίαση της ακουστικής.

Μετά το Chladni, ο Γάλλος επιστήμονας Jean Baptiste Biot μέτρησε την ταχύτητα του ήχου στα στερεά το 1809.

Το 1800, ο Άγγλος επιστήμονας Thomas Jung ανακάλυψε το φαινόμενο της ηχητικής παρεμβολής και καθιέρωσε την αρχή της υπέρθεσης των κυμάτων.

Το 1816, ο Γάλλος φυσικός Pierre Simon Laplace εξήγαγε έναν τύπο για την ταχύτητα του ήχου στα αέρια. Το 1842, ο Αυστριακός φυσικός Κρίστιαν Ντόπλερ πρότεινε την επίδραση της σχετικής κίνησης στον αγωνιστικό χώρο (φαινόμενο Ντόπλερ).

Το φαινόμενο Doppler είναι μια αλλαγή στη συχνότητα και τα μήκη κύματος που καταγράφονται από τον δέκτη, που προκαλείται από την κίνηση της πηγής τους ή/και την κίνηση του δέκτη. Το φαινόμενο πήρε το όνομά του από τον Αυστριακό φυσικό K. Doppler.

Και το 1845, ο Bays-Bullot ανακάλυψε πειραματικά το φαινόμενο Doppler για ακουστικά κύματα.

Το 1877, ο Αμερικανός επιστήμονας Thomas Alva Edison εφηύρε μια συσκευή εγγραφής και αναπαραγωγής ήχου, την οποία ο ίδιος βελτίωσε αργότερα το 1889. Η μέθοδος ηχογράφησης που εφευρέθηκε από αυτόν ονομάστηκε μηχανική. Το 1880, Γάλλοι επιστήμονες, τα αδέρφια Pierre και Paul Curie, έκαναν μια ανακάλυψη που αποδείχθηκε πολύ σημαντική για την ακουστική. Βρήκαν ότι όταν ένας κρύσταλλος χαλαζία συμπιέζεται και από τις δύο πλευρές, εμφανίζονται ηλεκτρικά φορτία στις όψεις των κρυστάλλων. Αυτή η ιδιότητα είναι ένα πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο για την ανίχνευση υπερήχων που δεν ακούγονται από τον άνθρωπο. Και αντίστροφα, αν εφαρμοστεί μια εναλλασσόμενη ηλεκτρική τάση στις άκρες του κρυστάλλου, τότε αυτός θα αρχίσει να ταλαντώνεται, να συστέλλεται και να ξεσφίγγει.

2 Χαρακτηριστικό ήχου

2.1 Τόμος

Η ένταση είναι το επίπεδο ισχύος που είναι ανάλογο με το πλάτος του ηχητικού σήματος. Η ένταση του ήχου μετριέται σε ντεσιμπέλ και συμβολίζεται με dB. Μια μονάδα μέτρησης που πήρε το όνομά του από τον Alexander Graham Bell. Επίπεδα ηχητικής πίεσης που σχετίζονται με διαφορετικές πηγές:

Ένα πιστόλι πυροβόλησε σε απόσταση πολλών βημάτων - 140 dB.

Όριο πόνου - 130 dB.

Κινητήρας τζετ (στην καμπίνα του αεροσκάφους) - 80 dB.

Ήσυχη συνομιλία - 70 dB.

Θρόισμα σε ένα ήσυχο δωμάτιο - 40 dB.

Θόρυβος σε στούντιο ηχογράφησης - 30 dB.

Όριο ακοής - 0 dB.

2.2 Συχνότητα

Συχνότητα (ύψος) - ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων ανά μονάδα χρόνου (μονάδα μέτρησης - Hertz). Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο υψηλότερος είναι ο ήχος.

2.3 Δόμηση

Το timbre είναι ένας ήχος στον οποίο υπάρχουν δονήσεις διαφορετικών συνόλων συχνοτήτων και πλάτους. Ο κύριος τόνος καθορίζει το ύψος, οι επισημάνσεις, υπερτιθέμενες σε ορισμένες αναλογίες, δίνουν στον ήχο ένα συγκεκριμένο χρώμα - χροιά.

Μπορούμε να πούμε ότι η χροιά καθορίζεται από το μέγεθος των πλατών μεμονωμένων αρμονικών (δηλαδή, εξαρτάται από τον αριθμό των υψηλότερων αρμονικών και την αναλογία των πλάτη τους προς το πλάτος της θεμελιώδους αρμονικής και δεν εξαρτάται από τις φάσεις της υψηλότερες αρμονικές). Διάρκεια (διάρκεια) - ο χρόνος κατά τον οποίο ο ήχος από καθαρά ακουστικό περνά σε απόλυτη σιωπή.

3 Υπερηχογράφημα

Υπέρηχος - ηχητικά κύματα που έχουν συχνότητα υψηλότερη από αυτή που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο αυτί, συνήθως, υπό υπερήχους, σημαίνουν συχνότητες άνω των 20.000 Hertz.

Αν και η ύπαρξη του υπερήχου είναι γνωστή εδώ και πολύ καιρό, η πρακτική του χρήση είναι αρκετά νεανική. Στις μέρες μας, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες φυσικές και τεχνολογικές μεθόδους. Έτσι, ανάλογα με την ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε ένα μέσο, μπορεί κανείς να κρίνει τα φυσικά του χαρακτηριστικά. Οι μετρήσεις ταχύτητας σε συχνότητες υπερήχων καθιστούν δυνατό, με πολύ μικρά σφάλματα, τον προσδιορισμό, για παράδειγμα, των αδιαβατικών χαρακτηριστικών των γρήγορων διεργασιών, των τιμών της ειδικής θερμοχωρητικότητας των αερίων και των ελαστικών σταθερών των στερεών.

Η συχνότητα των δονήσεων υπερήχων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και τη βιολογία κυμαίνεται από αρκετές δεκάδες kHz έως μερικά MHz. Οι δονήσεις υψηλής συχνότητας δημιουργούνται συνήθως χρησιμοποιώντας πιεζοκεραμικούς μετατροπείς, για παράδειγμα, τιτανίτη βαρίου. Σε εκείνες τις περιπτώσεις όπου η δύναμη των υπερηχητικών δονήσεων είναι πρωταρχικής σημασίας, συνήθως χρησιμοποιούνται μηχανικές πηγές υπερήχων. Αρχικά, όλα τα υπερηχητικά κύματα λαμβάνονταν μηχανικά (πιρούνια συντονισμού, σφυρίχτρες, σειρήνες).

Στη φύση, οι υπέρηχοι εμφανίζονται τόσο ως συστατικά πολλών φυσικών θορύβων (στον θόρυβο του ανέμου, στον καταρράκτη, στη βροχή, στο θόρυβο των βότσαλων που κυλούν από τη θάλασσα, στους ήχους που συνοδεύουν τις εκκενώσεις κεραυνών κ.λπ.), όσο και στους ήχους του ζωικού κόσμου. Μερικά ζώα χρησιμοποιούν υπερηχητικά κύματα για να ανιχνεύσουν εμπόδια, να προσανατολιστούν στο διάστημα και να επικοινωνήσουν (φάλαινες, δελφίνια, νυχτερίδες, τρωκτικά, ταρσίες).

Οι εκπομποί υπερήχων μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο μεγάλες ομάδες. Το πρώτο περιλαμβάνει εκπομπούς-γεννήτριες. οι δονήσεις σε αυτά διεγείρονται λόγω της παρουσίας εμποδίων στην πορεία μιας σταθερής ροής - πίδακα αερίου ή υγρού. Η δεύτερη ομάδα εκπομπών είναι ηλεκτροακουστικοί μετατροπείς. μετατρέπουν τις ήδη καθορισμένες διακυμάνσεις της ηλεκτρικής τάσης ή ρεύματος σε μηχανική δόνηση ενός στερεού, που εκπέμπει ακουστικά κύματα στο περιβάλλον.

4 Εφαρμογή υπερήχων

4.1 Υπερηχογράφημα στη φύση

Οι νυχτερίδες, χρησιμοποιώντας ηχοεντοπισμό για νυχτερινό προσανατολισμό, εκπέμπουν σήματα εξαιρετικά υψηλής έντασης μέσω του στόματός τους (Vespertilionidae) ή ένα παραβολικό ρινικό άνοιγμα σε σχήμα καθρέφτη (Rhinolophidae). Σε απόσταση 1 - 5 cm από το κεφάλι του ζώου, η πίεση του υπερήχου φτάνει τα 60 mbar, δηλαδή αντιστοιχεί στην ηχητική πίεση που δημιουργείται από ένα γρύλο στην περιοχή συχνοτήτων που ακούμε. Οι νυχτερίδες είναι σε θέση να αντιλαμβάνονται την ηχώ των σημάτων τους με πίεση μόνο 0,001 mbar, δηλαδή 10.000 φορές μικρότερη από αυτή των εκπεμπόμενων σημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, οι νυχτερίδες μπορούν να παρακάμψουν εμπόδια κατά τη διάρκεια της πτήσης ακόμη και όταν υπερηχητικές παρεμβολές με πίεση 20 mbar υπερτίθενται στα σήματα ηχολογικού εντοπισμού. Ο μηχανισμός αυτής της ανοσίας υψηλού θορύβου είναι ακόμα άγνωστος. Όταν οι νυχτερίδες εντοπίζουν αντικείμενα, για παράδειγμα, κατακόρυφα τεντωμένα νήματα με διάμετρο μόνο 0,005 - 0,008 mm σε απόσταση 20 cm (το μισό άνοιγμα των φτερών), η χρονική μετατόπιση και η διαφορά στην ένταση μεταξύ των εκπεμπόμενων και των ανακλώμενων σημάτων παίζουν καθοριστικό ρόλο . Οι πέταλο νυχτερίδες μπορούν επίσης να πλοηγηθούν χρησιμοποιώντας μόνο ένα αυτί (μονοφωνικό), κάτι που διευκολύνεται πολύ από μεγάλα, συνεχώς κινούμενα αυτιά. Είναι σε θέση να αντισταθμίσουν ακόμη και τη μετατόπιση συχνότητας μεταξύ των εκπεμπόμενων και ανακλώμενων σημάτων λόγω του φαινομένου Doppler (όταν πλησιάζετε το αντικείμενο, η ηχώ είναι υψηλότερη σε συχνότητα από το απεσταλμένο σήμα). Μειώνοντας τη συχνότητα ηχοεντοπισμού κατά τη διάρκεια της πτήσης, έτσι ώστε η συχνότητα του ανακλώμενου υπερήχου να παραμένει στην περιοχή της μέγιστης ευαισθησίας των «ακουστικών» κέντρων τους, μπορούν να προσδιορίσουν την ταχύτητα της κίνησής τους.

Σκόροι από την οικογένεια της αρκούδας έχουν αναπτύξει μια γεννήτρια υπερήχων που «χτυπά τα ίχνη» των νυχτερίδων που κυνηγούν αυτά τα έντομα.

Το echolocation χρησιμοποιείται επίσης για ναυσιπλοΐα από πουλιά - παχιά νυχτοπεταλούδα ή γκουαχάρο. Κατοικούν στις ορεινές σπηλιές της Λατινικής Αμερικής - από τον Παναμά στα βορειοδυτικά έως το Περού στο νότο και το Σουρινάμ στα ανατολικά. Ζώντας στο απέραντο σκοτάδι, τα παχιά νυχτοκάμαρα, ωστόσο, έχουν προσαρμοστεί να πετούν αριστοτεχνικά μέσα στις σπηλιές. Εκπέμπουν απαλούς ήχους κρότου που γίνονται αντιληπτοί και από το ανθρώπινο αυτί (η συχνότητά τους είναι περίπου 7.000 Hertz). Κάθε κλικ διαρκεί ένα έως δύο χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ο ήχος του κρότου αντανακλάται από τους τοίχους του μπουντρούμι, διάφορες προεξοχές και εμπόδια και γίνεται αντιληπτός από την ευαίσθητη ακοή του πουλιού.

Τα κητώδη χρησιμοποιούν υπερηχητικό εντοπισμό στο νερό.

4.2 Διαγνωστική χρήση υπερήχων στην ιατρική (υπερηχογράφημα)

Λόγω της καλής διάδοσης του υπερήχου στους ανθρώπινους μαλακούς ιστούς, της σχετικής αβλαβότητάς του σε σύγκριση με τις ακτίνες Χ και της ευκολίας χρήσης σε σύγκριση με την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ευρέως για την απεικόνιση της κατάστασης των εσωτερικών οργάνων του ανθρώπου, ειδικά στην κοιλιακή κοιλότητα. και της πυελικής κοιλότητας.

Θεραπευτικές Χρήσεις Υπερήχων στην Ιατρική

Εκτός από την ευρεία χρήση του για διαγνωστικούς σκοπούς, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται στην ιατρική (συμπεριλαμβανομένης της αναγεννητικής ιατρικής) ως θεραπευτικό εργαλείο.

Ο υπέρηχος έχει τα ακόλουθα αποτελέσματα:

αντιφλεγμονώδη, απορροφήσιμη δράση.

αναλγητικές, αντισπασμωδικές δράσεις.

ενίσχυση της σπηλαίωσης της διαπερατότητας του δέρματος.

Η φωνοφόρηση είναι μια συνδυασμένη μέθοδος θεραπείας κατά την οποία μια θεραπευτική ουσία (τόσο φάρμακα όσο και ουσίες φυσικής προέλευσης) εφαρμόζεται στον ιστό αντί της συνήθους γέλης για εκπομπή υπερήχων (που χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, στον υπέρηχο). Υποτίθεται ότι ο υπέρηχος βοηθά τη θεραπευτική ουσία να διεισδύσει βαθύτερα στους ιστούς.

4.3 Η χρήση των υπερήχων στην κοσμετολογία

Πολυλειτουργικές συσκευές κοσμετολογίας που δημιουργούν δονήσεις υπερήχων με συχνότητα 1 MHz χρησιμοποιούνται για την αναγέννηση των κυττάρων του δέρματος και την τόνωση του μεταβολισμού τους. Με τη βοήθεια υπερήχων γίνεται μικρομασάζ κυττάρων, βελτιώνεται η μικροκυκλοφορία του αίματος και η λεμφική παροχέτευση. Ως αποτέλεσμα, ο τόνος του δέρματος, των υποδόριου ιστών και των μυών αυξάνεται. Το υπερηχητικό μασάζ προάγει την απελευθέρωση βιολογικά δραστικών ουσιών, εξαλείφει τον μυϊκό σπασμό, με αποτέλεσμα να λειαίνονται οι ρυτίδες, να συσφίγγονται οι ιστοί του προσώπου και του σώματος. Με τη βοήθεια υπερήχων πραγματοποιείται η βαθύτερη έγχυση καλλυντικών και φαρμάκων, καθώς επίσης απομακρύνονται οι τοξίνες και καθαρίζονται τα κύτταρα.

4.4 Κοπή μετάλλου με χρήση υπερήχων

Σε συμβατικές μηχανές κοπής μετάλλων, δεν μπορείτε να ανοίξετε μια στενή, πολύπλοκη τρύπα σε ένα μεταλλικό μέρος, για παράδειγμα, με τη μορφή ενός πεντάκτινου αστέρα. Με τη βοήθεια υπερήχων είναι δυνατό, ο μαγνητοσυσταλτικός δονητής μπορεί να τρυπήσει μια τρύπα οποιουδήποτε σχήματος. Η σμίλη υπερήχων αντικαθιστά πλήρως τη φρέζα. Επιπλέον, μια τέτοια σμίλη είναι πολύ πιο εύκολη από μια φρέζα και μπορεί να επεξεργαστεί μεταλλικά μέρη φθηνότερα και πιο γρήγορα από μια φρέζα.

Μπορείτε ακόμη να χρησιμοποιήσετε υπερήχους για να φτιάξετε σπειρώματα βιδών σε μεταλλικά μέρη, γυαλί, ρουμπίνι ή διαμάντι. Συνήθως, το νήμα κατασκευάζεται πρώτα από μαλακό μέταλλο και στη συνέχεια το τμήμα σκληραίνει. Σε μια μηχανή υπερήχων, μπορούν να κατασκευαστούν νήματα σε ήδη σκληρυμένο μέταλλο και στα πιο σκληρά κράματα. Το ίδιο συμβαίνει και με τα γραμματόσημα. Συνήθως η σφραγίδα σκληραίνει αφού τελειώσει προσεκτικά. Σε ένα μηχάνημα υπερήχων, η πιο πολύπλοκη επεξεργασία πραγματοποιείται από ένα λειαντικό (σμύριδα, σκόνη κορούνδιου) στο πεδίο ενός υπερηχητικού κύματος. Συνεχώς δονούμενοι στο πεδίο υπερήχων, τα σωματίδια στερεάς σκόνης κόβονται στο κράμα που υποβάλλεται σε επεξεργασία και κόβουν μια τρύπα του ίδιου σχήματος με αυτή του κομματιού.

4.5 Παρασκευή μιγμάτων με χρήση υπερήχων

Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ευρέως για την παρασκευή ομοιογενών μειγμάτων (ομογενοποίηση). Πίσω το 1927, οι Αμερικανοί επιστήμονες Limus και Wood ανακάλυψαν ότι εάν δύο μη αναμίξιμα υγρά (για παράδειγμα, λάδι και νερό) χυθούν σε ένα ποτήρι και εκτεθούν σε υπερήχους, τότε σχηματίζεται ένα γαλάκτωμα στο ποτήρι, δηλαδή ένα λεπτό εναιώρημα λαδιού στο νερό. Τέτοια γαλακτώματα παίζουν σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη βιομηχανία, αυτά είναι: βερνίκια, χρώματα, φαρμακευτικά προϊόντα, καλλυντικά.

4.6 Εφαρμογή των υπερήχων στη βιολογία

Η ικανότητα του υπερήχου να σπάει τις κυτταρικές μεμβράνες έχει βρει εφαρμογή στη βιολογική έρευνα, για παράδειγμα, όταν είναι απαραίτητος ο διαχωρισμός του κυττάρου από τα ένζυμα. Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται επίσης για την καταστροφή ενδοκυτταρικών δομών όπως τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες προκειμένου να μελετηθεί η σχέση μεταξύ της δομής και της λειτουργίας τους. Μια άλλη εφαρμογή του υπερήχου στη βιολογία σχετίζεται με την ικανότητά του να προκαλεί μεταλλάξεις. Έρευνα στην Οξφόρδη έδειξε ότι ακόμη και ο υπέρηχος χαμηλής έντασης μπορεί να βλάψει ένα μόριο DNA. Η τεχνητά στοχευμένη δημιουργία μεταλλάξεων παίζει σημαντικό ρόλο στην αναπαραγωγή φυτών. Το κύριο πλεονέκτημα του υπερήχου έναντι άλλων μεταλλαξιγόνων (ακτίνες Χ, υπεριώδεις ακτίνες) είναι ότι είναι εξαιρετικά εύκολο να δουλέψει μαζί του.

4.7 Χρήση υπερήχων για καθαρισμό

Η χρήση υπερήχων για μηχανικό καθαρισμό βασίζεται στην εμφάνιση διαφόρων μη γραμμικών επιδράσεων σε ένα υγρό υπό την επιρροή του. Αυτά περιλαμβάνουν τη σπηλαίωση, τα ακουστικά ρεύματα και την ηχητική πίεση. Ο κύριος ρόλος παίζει η σπηλαίωση. Οι φυσαλίδες του, που εμφανίζονται και καταρρέουν κοντά στη ρύπανση, τις καταστρέφουν. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως διάβρωση σπηλαίωσης. Ο υπέρηχος που χρησιμοποιείται για αυτούς τους σκοπούς έχει χαμηλή συχνότητα και αυξημένη ισχύ.

Σε εργαστηριακές και βιομηχανικές συνθήκες, λουτρά υπερήχων γεμάτα με διαλύτη (νερό, αλκοόλ κ.λπ.) χρησιμοποιούνται για το πλύσιμο μικρών εξαρτημάτων και πιάτων. Μερικές φορές με τη βοήθειά τους, ακόμη και οι καλλιέργειες ρίζας (πατάτες, καρότα, παντζάρια κ.λπ.) πλένονται από σωματίδια εδάφους.

Στην καθημερινή ζωή, για το πλύσιμο υφασμάτων, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές που εκπέμπουν υπερήχους, τοποθετημένες σε ξεχωριστό δοχείο.

4.8 Η χρήση υπερήχων στον ηχοεντοπισμό

Η αλιευτική βιομηχανία χρησιμοποιεί υπερηχητικό εντοπισμό για την ανίχνευση κοπαδιών ψαριών. Τα υπερηχητικά κύματα ανακλώνται από τα κοπάδια των ψαριών και φτάνουν στον δέκτη υπερήχων νωρίτερα από το υπερηχητικό κύμα που ανακλάται από τον πυθμένα.

Στα αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται αισθητήρες στάθμευσης υπερήχων.

Εφαρμογή υπερήχων στη μέτρηση ροής

Οι μετρητές ροής υπερήχων χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία για τον έλεγχο της ροής και της μέτρησης του νερού και του φορέα θερμότητας από τη δεκαετία του 1960.

4.9 Εφαρμογή υπερήχων στην ανίχνευση ελαττωμάτων

Ο υπέρηχος διαδίδεται καλά σε ορισμένα υλικά, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του για την ανίχνευση ελαττωμάτων με υπερήχους προϊόντων που κατασκευάζονται από αυτά τα υλικά. Πρόσφατα, αναπτύσσεται η κατεύθυνση της μικροσκοπίας υπερήχων, η οποία καθιστά δυνατή τη μελέτη του υποεπιφανειακού στρώματος ενός υλικού με καλή ανάλυση.

4.10 Συγκόλληση με υπερήχους

Συγκόλληση με υπερήχους - συγκόλληση υπό πίεση που πραγματοποιείται υπό την επίδραση υπερηχητικών δονήσεων. Αυτός ο τύπος συγκόλλησης χρησιμοποιείται για τη σύνδεση εξαρτημάτων που θερμαίνονται δύσκολα, όταν ενώνονται ανόμοια μέταλλα, μέταλλα με ισχυρά φιλμ οξειδίου (αλουμίνιο, ανοξείδωτος χάλυβας, μαγνητικοί πυρήνες μόνιμου κράματος κ.λπ.), στην παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Βιβλιογραφία

Διαδίκτυο:

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

Παράρτημα 1

Επίδραση του ήχου στην άμμο

Παράρτημα 2

Τύπος κύματος ανάλογα με την ένταση

Και άλλα έργα που μπορεί να σας ενδιαφέρουν
32930.		Η κύρια ιδιαιτερότητα της φιλοσοφικής γνώσης	12,54 KB
	Η κύρια ιδιαιτερότητα της φιλοσοφικής γνώσης έγκειται στη διττότητά της, αφού: έχει πολλά κοινά με την επιστημονική γνώση, το θέμα, τις μεθόδους, τη λογική και την εννοιολογική συσκευή. Ωστόσο, δεν είναι επιστημονική γνώση στην πιο αγνή της μορφή. Το θέμα της φιλοσοφίας είναι ευρύτερο από το αντικείμενο έρευνας οποιασδήποτε συγκεκριμένης επιστήμης, η φιλοσοφία γενικεύει ενσωματώνει άλλες επιστήμες αλλά δεν τις απορροφά δεν περιλαμβάνει όλη την επιστημονική γνώση δεν στέκεται πάνω από αυτήν. είναι εξαιρετικά γενικής θεωρητικής φύσης. περιέχει βασικές θεμελιώδεις ιδέες και έννοιες που αποτελούν τη βάση άλλων ...

Με την ανάπτυξη της ακουστικής στα τέλη του 19ου αιώνα ανακαλύφθηκε ο υπέρηχος, ταυτόχρονα ξεκίνησαν οι πρώτες μελέτες υπερήχων, αλλά οι βάσεις για την εφαρμογή του τέθηκαν μόλις στο πρώτο τρίτο του 20ού αιώνα.

Το υπερηχογράφημα και οι ιδιότητές του

Στη φύση, ο υπέρηχος βρίσκεται ως συστατικό πολλών φυσικών θορύβων: στον θόρυβο του ανέμου, του καταρράκτη, της βροχής, των βότσαλων της θάλασσας που κυλούν από το σερφ, στις εκκενώσεις κεραυνών. Πολλά θηλαστικά, όπως οι γάτες και οι σκύλοι, έχουν την ικανότητα να αντιλαμβάνονται υπερήχους σε συχνότητα έως και 100 kHz και οι ικανότητες εντοπισμού των νυχτερίδων, των νυκτόβιων εντόμων και των θαλάσσιων ζώων είναι πολύ γνωστές σε όλους.

Υπέρηχος- μηχανικές δονήσεις που βρίσκονται πάνω από το εύρος συχνοτήτων που ακούγεται στο ανθρώπινο αυτί (συνήθως 20 kHz). Οι υπερηχητικές δονήσεις ταξιδεύουν σε κυματομορφή, παρόμοια με τη διάδοση του φωτός. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα κύματα φωτός, τα οποία μπορούν να ταξιδεύουν στο κενό, ο υπέρηχος απαιτεί ένα ελαστικό μέσο όπως αέριο, υγρό ή στερεό.

Οι κύριες παράμετροι ενός κύματος είναι το μήκος κύματος, η συχνότητα και η περίοδος. Τα υπερηχητικά κύματα από τη φύση τους δεν διαφέρουν από τα κύματα της ακουστικής περιοχής και υπακούουν στους ίδιους φυσικούς νόμους. Όμως, ο υπέρηχος έχει συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που καθόρισαν την ευρεία εφαρμογή του στην επιστήμη και την τεχνολογία. Εδώ είναι τα κυριότερα:

1. Μικρό μήκος κύματος. Για το χαμηλότερο εύρος υπερήχων, το μήκος κύματος δεν υπερβαίνει τα λίγα εκατοστά στα περισσότερα μέσα. Το μικρό μήκος κύματος καθορίζει τη διάδοση των ακτίνων των υπερηχητικών κυμάτων. Στην περιοχή του πομπού, ο υπέρηχος διαδίδεται με τη μορφή ακτίνων σε μέγεθος κοντά στο μέγεθος του εκπομπού. Όταν προσκρούει σε ανομοιογένεια σε ένα μέσο, η δέσμη υπερήχων συμπεριφέρεται σαν δέσμη φωτός, βιώνει ανάκλαση, διάθλαση, σκέδαση, γεγονός που καθιστά δυνατό τον σχηματισμό ηχητικών εικόνων σε οπτικά αδιαφανή μέσα χρησιμοποιώντας καθαρά οπτικά εφέ (εστίαση, περίθλαση κ.λπ.).
2. Μια σύντομη περίοδος ταλαντώσεων, η οποία καθιστά δυνατή την εκπομπή υπερήχων με τη μορφή παλμών και την ακριβή επιλογή χρόνου των σημάτων διάδοσης στο μέσο.

Η δυνατότητα απόκτησης υψηλών τιμών της ενέργειας δόνησης σε μικρό πλάτος, επειδή η ενέργεια των κραδασμών είναι ανάλογη του τετραγώνου της συχνότητας. Αυτό καθιστά δυνατή τη δημιουργία ακτίνων υπερήχων και πεδίων με υψηλό επίπεδο ενέργειας, χωρίς να απαιτείται εξοπλισμός μεγάλου μεγέθους.

Στο πεδίο των υπερήχων αναπτύσσονται σημαντικά ακουστικά ρεύματα. Ως εκ τούτου, η επίδραση των υπερήχων στο περιβάλλον δημιουργεί συγκεκριμένα αποτελέσματα: φυσικές, χημικές, βιολογικές και ιατρικές. Όπως σπηλαίωση, ηχητικό τριχοειδές αποτέλεσμα, διασπορά, γαλακτωματοποίηση, απαέρωση, απολύμανση, τοπική θέρμανση και πολλά άλλα.

Οι ανάγκες του ναυτικού στόλου των κορυφαίων δυνάμεων - Αγγλίας και Γαλλίας, για εξερεύνηση των θαλάσσιων βάθη, κέντρισαν το ενδιαφέρον πολλών επιστημόνων στον τομέα της ακουστικής, tk. είναι ο μόνος τύπος σήματος που μπορεί να ταξιδέψει μακριά στο νερό. Έτσι το 1826 ο Γάλλος επιστήμονας Colladon προσδιόρισε την ταχύτητα του ήχου στο νερό. Το 1838, στις Ηνωμένες Πολιτείες, χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ήχος για τον προσδιορισμό του προφίλ του βυθού με σκοπό την τοποθέτηση ενός τηλεγραφικού καλωδίου. Τα αποτελέσματα του πειράματος ήταν απογοητευτικά. Ο ήχος του κουδουνιού έδωσε μια πολύ αδύναμη ηχώ, σχεδόν απαράδεκτη ανάμεσα στους άλλους ήχους της θάλασσας. Ήταν απαραίτητο να πάμε στην περιοχή των υψηλότερων συχνοτήτων, επιτρέποντας τη δημιουργία κατευθυνόμενων ηχητικών δεσμών.

Η πρώτη γεννήτρια υπερήχων κατασκευάστηκε το 1883 από τον Άγγλο Francis Galton. Ο υπέρηχος δημιουργήθηκε σαν σφύριγμα στην κόψη ενός μαχαιριού όταν τον φυσήξετε. Το ρόλο ενός τέτοιου σημείου στο σφύριγμα του Galton έπαιξε ένας κύλινδρος με αιχμηρές άκρες. Αέρας ή άλλο αέριο που διαφεύγει υπό πίεση μέσω ενός δακτυλιοειδούς ακροφυσίου με διάμετρο ίδια με την άκρη του κυλίνδρου έτρεξε στην άκρη και εμφανίστηκαν δονήσεις υψηλής συχνότητας. Με το σφύριγμα με υδρογόνο, ήταν δυνατό να ληφθούν δονήσεις έως και 170 kHz.

Το 1880, ο Pierre και ο Jacques Curie έκαναν μια αποφασιστική ανακάλυψη για την τεχνολογία υπερήχων. Οι αδελφοί Κιουρί παρατήρησαν ότι όταν ασκείται πίεση στους κρυστάλλους χαλαζία, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό φορτίο που είναι ευθέως ανάλογο με τη δύναμη που ασκείται στον κρύσταλλο. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε «πιεζοηλεκτρισμός» από την ελληνική λέξη που σημαίνει «σπρώχνω». Επιπλέον, επέδειξαν το αντίθετο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο, το οποίο εκδηλώθηκε όταν ένα ταχέως μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό δυναμικό εφαρμόστηκε στον κρύσταλλο, προκαλώντας δόνηση. Από εδώ και πέρα έχει εμφανιστεί η τεχνική δυνατότητα κατασκευής εκπομπών μικρού μεγέθους και δεκτών υπερήχων.

Ο θάνατος του «Τιτανικού» από σύγκρουση με παγόβουνο, η ανάγκη καταπολέμησης νέων όπλων – υποβρυχίων απαιτούσε την ταχεία ανάπτυξη της υπερηχητικής υδροακουστικής. Το 1914, ο Γάλλος φυσικός Paul Langevin, μαζί με τον ταλαντούχο Ρώσο μετανάστη επιστήμονα Konstantin Vasilyevich Shilovsky, ανέπτυξαν για πρώτη φορά ένα σόναρ που αποτελείται από έναν πομπό υπερήχων και ένα υδρόφωνο - έναν δέκτη υπερηχητικών δονήσεων με βάση το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Υποβρύχιο ραντάρ Langevin - Shilovsky, ήταν η πρώτη συσκευή υπερήχωνεφαρμόζονται στην πράξη. Ταυτόχρονα, ο Ρώσος επιστήμονας S.Ya.Sokolov ανέπτυξε τα θεμέλια της ανίχνευσης ελαττωμάτων με υπερήχους στη βιομηχανία. Το 1937, ο Γερμανός ψυχίατρος Karl Dussik, μαζί με τον αδελφό του Friedrich, φυσικό, χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά υπερήχους για να ανιχνεύσουν όγκους στον εγκέφαλο, αλλά τα αποτελέσματα που έλαβαν ήταν αναξιόπιστα. Στην ιατρική πρακτική, ο υπέρηχος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά μόνο τη δεκαετία του 1950 στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στο http://www.allbest.ru/

Εισαγωγή

1. Υπέρηχοι στη φύση

2. Εύρημα ηχούς

3. Τύποι φυσικών σόναρ

4. Το συναίσθημα βοηθά τις νυχτερίδες να αποφεύγουν τα εμπόδια

5. Νυχτερίδες ψαρέματος

6. Και οι νυχτερίδες κάνουν λάθος

7. Κραυγές στην άβυσσο

8. Ραντάρ νερού ελέφαντα

συμπέρασμα

Βιβλιογραφία

Εισαγωγή

Η ανακάλυψη της ηχοεντοπισμού συνδέεται με το όνομα του Ιταλού φυσιοδίφη Lazaro Spallanzani. Επέστησε την προσοχή στο γεγονός ότι οι νυχτερίδες πετούν ελεύθερα σε ένα απολύτως σκοτεινό δωμάτιο (όπου ακόμη και οι κουκουβάγιες είναι αβοήθητες) χωρίς να αγγίζουν αντικείμενα. Από την εμπειρία του, τύφλωσε αρκετά ζώα, ωστόσο, ακόμη και μετά από αυτό πέταξαν στο ίδιο επίπεδο με τους βλέποντες. Ο συνάδελφος του Spallanzani, J. Jurin, διεξήγαγε ένα άλλο πείραμα στο οποίο κάλυψε τα αυτιά των νυχτερίδων με κερί - τα ζώα έπεσαν σε όλα τα αντικείμενα. Από αυτό, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι νυχτερίδες καθοδηγούνται από την ακοή. Ωστόσο, αυτή η ιδέα γελοιοποιήθηκε από τους σύγχρονους, καθώς δεν μπορούσε να ειπωθεί τίποτα περισσότερο - εκείνη την εποχή ήταν ακόμα αδύνατο να καταγραφούν σύντομα υπερηχητικά σήματα.

Η ιδέα της θέσης ενεργού ήχου σε νυχτερίδες προτάθηκε για πρώτη φορά το 1912 από τον H. Maxim. Υπέθεσε ότι οι νυχτερίδες παράγουν σήματα ηχοεντοπισμού χαμηλής συχνότητας χτυπώντας τα φτερά τους σε συχνότητα 15 Hz.

Ο υπέρηχος μαντεύτηκε το 1920 από τον Άγγλο H. Hartridge, ο οποίος αναπαρήγαγε τα πειράματα του Spallanzani. Αυτό επιβεβαιώθηκε το 1938 χάρη στη βιοακουστική D. Griffin και τον φυσικό G. Pearce. Ο Griffin πρότεινε το όνομα echolocation (κατ' αναλογία με το ραντάρ) για να αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο προσανατολίζονται οι νυχτερίδες χρησιμοποιώντας υπερήχους.

1. Υπέρηχοι στη φύση

Τα τελευταία δέκα με δεκαπέντε χρόνια, οι βιοφυσικοί έμειναν έκπληκτοι όταν ανακάλυψαν ότι η φύση, προφανώς, δεν ήταν πολύ τσιγκούνη όταν προίκιζε τα παιδιά της με σόναρ. Από νυχτερίδες μέχρι δελφίνια, από δελφίνια μέχρι ψάρια, πουλιά, αρουραίους, ποντίκια, μαϊμούδες, μέχρι ινδικά χοιρίδια, σκαθάρια, οι ερευνητές μετακινήθηκαν με τις συσκευές τους, ανιχνεύοντας υπερήχους παντού.

Αποδεικνύεται ότι πολλά πουλιά είναι οπλισμένα με ηχούς. Δέστε λαγκάδια, μπούκλες, κουκουβάγιες και μερικά ωδικά πτηνά, πιασμένα σε πτήση από την ομίχλη και το σκοτάδι, αναζητούν το δρόμο με τη βοήθεια ηχητικών κυμάτων. Φωνάζοντας «νιώθουν» το έδαφος και από τη φύση της ηχούς μαθαίνουν για το ύψος πτήσης, την εγγύτητα των εμποδίων και το έδαφος.

Προφανώς, για το σκοπό του ηχοεντοπισμού, υπερήχους χαμηλής συχνότητας (είκοσι έως ογδόντα kilohertz) εκπέμπονται από άλλα ζώα - ινδικά χοιρίδια, αρουραίους, μαρσιποφόρους ιπτάμενους σκίουρους και ακόμη και μερικούς πιθήκους της Νότιας Αμερικής.

Τα ποντίκια και οι μύες σε πειραματικά εργαστήρια έστειλαν ανιχνευτές με γρήγορες φτερούγες - υπερήχους - μπροστά τους πριν ξεκινήσουν μέσα από τις σκοτεινές γωνίες των λαβυρίνθων στους οποίους δοκιμάστηκε η μνήμη τους. Στο απόλυτο σκοτάδι, βρίσκουν τέλεια τρύπες στο έδαφος. Και εδώ βοηθάει το ηχώ: η ηχώ δεν επιστρέφει από αυτές τις τρύπες!

Τα χοντρά nightjars, ή guajaro, όπως τα λένε στην Αμερική, ζουν στις σπηλιές του Περού, της Βενεζουέλας, της Γουιάνας και του νησιού Τρινιδάδ. Εάν αποφασίσετε να τους επισκεφθείτε, παρακαλούμε να είστε υπομονετικοί, και το πιο σημαντικό, σκάλες και ηλεκτρικά φώτα. Κάποια εξοικείωση με τα βασικά της ορειβασίας είναι επίσης απαραίτητη, γιατί τα νυχτοπωλεία φωλιάζουν στα βουνά και συχνά πρέπει να σκαρφαλώνουν σε απότομους βράχους για να φτάσουν σε αυτά.

Και καθώς μπαίνεις στη σπηλιά με όλο αυτό τον εξοπλισμό, βουλώσεις τα αυτιά σου εγκαίρως, γιατί χιλιάδες πουλιά, ξυπνημένα από το φως, θα πέσουν από τα γείσα και τους τοίχους και, με μια εκκωφαντική κραυγή, θα ορμήσουν πάνω από το κεφάλι σου. Τα πουλιά είναι μεγάλα, μέχρι ένα μέτρο σε άνοιγμα φτερών, καφέ σοκολάτα με μεγάλες λευκές κηλίδες. Κοιτάζοντας τους βιρτουόζους ελιγμούς τους στις ζοφερές σπηλιές του βασιλείου του Άδη, όλοι μένουν έκπληκτοι και ρωτούν την ίδια ερώτηση: πώς αυτοί οι φτερωτοί τρωγλοδύτες, που πετούν στο απόλυτο σκοτάδι, καταφέρνουν να μην προσκρούσουν σε τοίχους, κάθε λογής σταλακτίτες και σταλαγμίτες που υποστηρίζουν το θησαυροφυλάκια των μπουντρούμια;

Σβήστε τα φώτα και ακούστε. Έχοντας πετάξει λίγο, τα πουλιά θα ηρεμήσουν σύντομα, θα σταματήσουν να ουρλιάζουν και μετά θα ακούσετε το απαλό χτύπημα των φτερών και, ως συνοδευτικό τους, ένα απαλό κλικ. Εδώ είναι η απάντηση στην ερώτησή σας!

Φυσικά, αυτό είναι που λειτουργούν τα ηχώ. Το αυτί μας λαμβάνει επίσης τα σήματα τους, επειδή ακούγονται στην περιοχή των σχετικά χαμηλών συχνοτήτων - περίπου επτά kilohertz. Κάθε κλικ διαρκεί ένα ή δύο χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ο Ντόναλντ Γκρίφιν, ήδη γνωστός σε εμάς ως ερευνητής σόναρ νυχτερίδων, βούλιαξε τα αυτιά μερικών γκουαχάρο με βαμβάκι και τα άφησε στη σκοτεινή αίθουσα. Και οι βιρτουόζοι των νυχτερινών πτήσεων, έχοντας κωφευτεί, αμέσως «τυφλώθηκαν»: έπεσαν αβοήθητοι πάνω σε όλα τα αντικείμενα του δωματίου. Ακούγοντας καμία ηχώ, δεν μπορούσαν να πλοηγηθούν στο σκοτάδι.

Ο Γκουαχάρο περνά τη μέρα σε σπηλιές. Τακτοποιούν επίσης τις πήλινες φωλιές τους, κολλώντας τις με κάποιο τρόπο στα γείσα των τοίχων. Τη νύχτα, τα πουλιά αφήνουν τα μπουντρούμια και πετούν εκεί όπου υπάρχουν πολλά οπωροφόρα δέντρα και φοίνικες με μαλακά φρούτα που μοιάζουν με δαμάσκηνα. Χιλιάδες κοπάδια επιτίθενται επίσης σε φυτείες φοινίκων. Οι καρποί καταπίνονται ολόκληροι και τα κόκαλα στη συνέχεια αναμειγνύονται μετά την επιστροφή στις σπηλιές. Ως εκ τούτου, στα μπουντρούμια όπου φωλιάζει το guajaro, υπάρχουν πάντα πολλά νεαρά «φυντάνια» φρούτων, τα οποία γρήγορα όμως χάνονται: δεν μπορούν να αναπτυχθούν χωρίς φως.

Η κοιλιά των νεογέννητων νεοσσών guajaro καλύπτεται με ένα παχύ στρώμα λίπους. Όταν οι νεαροί τρωγλοδύτες είναι περίπου δύο εβδομάδων, οι άνθρωποι έρχονται στις σπηλιές με δάδες και μακριά κοντάρια. Καταστρέφουν φωλιές, σκοτώνουν χιλιάδες σπάνια πουλιά και αμέσως, στην είσοδο των σπηλαίων, λιώνουν το λίπος από αυτά. Αν και αυτό το λίπος έχει καλές θρεπτικές ιδιότητες, χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο σε φανάρια και λάμπες.

Καίγεται καλύτερα από κηροζίνη και φθηνότερα από αυτήν - αυτή είναι η γνώμη στην πατρίδα ενός πουλιού, που από την κακή ειρωνεία της μοίρας είναι καταδικασμένο να περάσει όλη του τη ζωή στο σκοτάδι, για να πεθάνει για να δώσει φως στο σπίτι ενός ανθρώπου .

Στη Νότια Ασία, από την Ινδία μέχρι την Αυστραλία, υπάρχει ένα άλλο πουλί που χρησιμοποιεί σόναρ για να βρει το δρόμο του προς τη φωλιά στο σκοτάδι. Φωλιάζει επίσης σε σπηλιές (μερικές φορές, ωστόσο, σε βράχους στην ύπαιθρο). Αυτή είναι η περίφημη swift salangana, γνωστή σε όλους τους ντόπιους swift καλοφαγάδες: από τις φωλιές της φτιάχνεται σούπα.

Έτσι η σαλαγγάνα φτιάχνει μια φωλιά: κολλάει με τα πόδια της σε έναν βράχο και λιπαίνει μια πέτρα με κολλώδες σάλιο, σχεδιάζοντας πάνω της μια σιλουέτα κούνιας. Κινεί το κεφάλι του προς τα δεξιά και προς τα αριστερά - το σάλιο αμέσως παγώνει, μετατρέπεται σε καφέ κρούστα. Και η σαλαγγάνα το λαδώνει από πάνω. Τα τείχη της φωλιάς μεγαλώνουν και παίρνετε μια μικρή κούνια σε έναν τεράστιο βράχο.

Αυτό το λίκνο, λένε, είναι πολύ νόστιμο. Οι άνθρωποι σκαρφαλώνουν σε ψηλούς βράχους, σκαρφαλώνουν στα τείχη των σπηλαίων με το φως των πυρσών και συλλέγουν φωλιές σβούλων. Στη συνέχεια βράζονται σε βραστό νερό (ή ζωμό κότας!), Και το αποτέλεσμα είναι μια εξαιρετική σούπα, όπως διαβεβαιώνουν οι γνώστες.

Πολύ πρόσφατα, ανακαλύφθηκε ότι τα swiftlets ενδιαφέρουν όχι μόνο τους γαστρονομικούς, αλλά και τους βιοφυσικούς: αυτά τα πουλιά, που πετούν στο σκοτάδι, στέλνουν επίσης ακουστικούς ανιχνευτές μπροστά, οι οποίοι «τρίζουν σαν παιδικό ρολόι».

2. Ρουλεμάν ηχούς

Από φυσική άποψη, οποιοσδήποτε ήχος είναι ταλαντωτική κίνηση που διαδίδεται σε κύματα σε ένα ελαστικό μέσο.

Όσο περισσότερες δονήσεις ανά δευτερόλεπτο είναι ένα ταλαντούμενο σώμα (ή ελαστικό μέσο), τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του ήχου. Η χαμηλότερη ανθρώπινη φωνή (μπάσο) έχει συχνότητα δόνησης περίπου ογδόντα φορές το δευτερόλεπτο ή, όπως λένε οι φυσικοί, η συχνότητά της φτάνει τα ογδόντα Hertz. Η υψηλότερη φωνή (για παράδειγμα, η σοπράνο της περουβιανής τραγουδίστριας Ima Sumac) είναι περίπου 1400 Hertz.

Στη φύση και την τεχνολογία, είναι γνωστοί ήχοι ακόμα υψηλότερων συχνοτήτων - εκατοντάδες χιλιάδες, ακόμη και εκατομμύρια Hertz. Ο Quartz έχει ήχο ρεκόρ - έως και ένα δισεκατομμύριο hertz! Η ηχητική ισχύς μιας πλάκας χαλαζία που δονείται σε ένα υγρό είναι 40 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την ηχητική ισχύ ενός κινητήρα αεροσκάφους. Αλλά δεν μπορούμε να κωφευτούμε από αυτό το «κολασμένο βουητό», γιατί δεν το ακούμε. Το ανθρώπινο αυτί αντιλαμβάνεται ήχους με συχνότητα δόνησης μόνο δεκαέξι έως είκοσι χιλιάδες Hertz. Οι περισσότερες ακουστικές δονήσεις υψηλής συχνότητας ονομάζονται συνήθως υπερήχοι· οι νυχτερίδες «αισθάνονται» το περιβάλλον τους ως κύματα.

Οι υπέρηχοι προέρχονται από τον λάρυγγα της νυχτερίδας. Εδώ, με τη μορφή ιδιόμορφων χορδών, τεντώνονται οι φωνητικές χορδές, οι οποίες δονώντας παράγουν ήχο. Ο λάρυγγας, εξάλλου, από τη δομή του μοιάζει με ένα συνηθισμένο σφύριγμα: ο αέρας που εκπνέεται από τους πνεύμονες τρέχει μέσα του σε δίνη - εμφανίζεται ένα "σφύριγμα" πολύ υψηλής συχνότητας, έως και 150 χιλιάδες Hertz (ένα άτομο δεν μπορεί να το ακούσει) .

Η νυχτερίδα μπορεί να εμποδίσει κατά διαστήματα τη ροή του αέρα. Τότε ξεσπά με τέτοια δύναμη, σαν να πετάχτηκε έξω από έκρηξη. Η πίεση του αέρα που περνά ορμητικά μέσω του λάρυγγα είναι διπλάσια από αυτή ενός ατμολέβητα. Δεν είναι κακό επίτευγμα για ένα ζώο βάρους 5 - 20 γραμμαρίων!

Στον λάρυγγα μιας νυχτερίδας, διεγείρονται βραχυπρόθεσμες ηχητικές δονήσεις υψηλής συχνότητας - υπερηχητικές ώσεις. Ανά δευτερόλεπτο ακολουθούν από 5 έως 60, και σε ορισμένα είδη ακόμη και από 10 έως 200 παρορμήσεις. Κάθε ώθηση, «έκρηξη», διαρκεί μόνο 2 - 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου (σε πέταλο νυχτερίδες 5 - 10 εκατοστά του δευτερολέπτου).

Η συντομία του ηχητικού σήματος είναι ένας πολύ σημαντικός φυσικός παράγοντας. Μόνο χάρη σε αυτό είναι δυνατή η ακριβής θέση ηχούς, δηλαδή ο προσανατολισμός με τη βοήθεια υπερήχων.

Από ένα εμπόδιο που απέχει δεκαεπτά μέτρα, ο ανακλώμενος ήχος επιστρέφει στο ζώο σε περίπου 0,1 δευτερόλεπτα. Εάν το ηχητικό σήμα διαρκεί περισσότερο από 0,1 δευτερόλεπτο, τότε η ηχώ του, που αντανακλάται από αντικείμενα που βρίσκονται πιο κοντά από δεκαεπτά μέτρα, θα γίνει αντιληπτή από τα όργανα ακοής του ζώου ταυτόχρονα με τον κύριο ήχο.

Αλλά ακριβώς από το χρονικό διάστημα μεταξύ του τέλους του σταλμένου σήματος και των πρώτων ήχων της ηχούς που επιστρέφει η νυχτερίδα παίρνει ενστικτωδώς μια ιδέα της απόστασης από το αντικείμενο που αντανακλά τον υπέρηχο. Αυτός είναι ο λόγος που ο ηχητικός παλμός είναι τόσο σύντομος.

Ο Σοβιετικός επιστήμονας E. Ya. Pumper έκανε μια πολύ ενδιαφέρουσα υπόθεση το 1946, η οποία εξηγεί καλά τη φυσιολογική φύση της θέσης της ηχούς. Πιστεύει ότι η νυχτερίδα εκπέμπει κάθε νέο ήχο αμέσως αφού ακούσει την ηχώ του προηγούμενου σήματος. Έτσι, οι παρορμήσεις διαδέχονται αντανακλαστικά η μία την άλλη και η ηχώ που γίνεται αντιληπτή από το αυτί χρησιμεύει ως το ερέθισμα που τις προκαλεί. Όσο πιο κοντά πετάει η νυχτερίδα στο εμπόδιο, τόσο πιο γρήγορα επιστρέφει η ηχώ και, επομένως, τόσο πιο συχνά το ζώο εκπέμπει νέα ηχώ που ακούγεται «κλάματα». Τέλος, όταν πλησιάζετε απευθείας ένα εμπόδιο, οι ηχητικές ωθήσεις αρχίζουν να διαδέχονται η μία την άλλη με εξαιρετική ταχύτητα. Αυτό είναι ένα σήμα κινδύνου. Η νυχτερίδα αλλάζει ενστικτωδώς την πορεία της πτήσης της, αποφεύγοντας την κατεύθυνση από την οποία έρχονται πολύ γρήγορα οι ανακλώμενοι ήχοι.

Πράγματι, τα πειράματα έχουν δείξει ότι οι νυχτερίδες εκπέμπουν μόνο 5-10 παλμούς υπερήχων ανά δευτερόλεπτο πριν από την εκτόξευση. Κατά την πτήση, αυξάνονται σε 30. Όταν πλησιάζετε ένα εμπόδιο, τα ηχητικά σήματα ακολουθούν ακόμη πιο γρήγορα - έως και 50-60 φορές το δευτερόλεπτο. Μερικές νυχτερίδες, ενώ κυνηγούν νυκτόβια έντομα, προσπερνούν τη λεία τους, βγάζουν ακόμη και 250 «κλάματα» το δευτερόλεπτο.

Το σόναρ νυχτερίδας είναι μια πολύ ακριβής «συσκευή» πλοήγησης: είναι σε θέση να παρακολουθεί ακόμη και ένα μικροσκοπικά μικρό αντικείμενο - μόνο 0,1 χιλιοστά σε διάμετρο!

Και μόνο όταν οι πειραματιστές μείωσαν το πάχος του σύρματος που τεντώθηκε στο δωμάτιο όπου οι νυχτερίδες φτερουγίζουν στα 0,07 χιλιοστά, τα ζώα άρχισαν να προσκρούουν σε αυτό.

Οι νυχτερίδες αυξάνουν τον ρυθμό των σημάτων ηχούς περίπου δύο μέτρα από το καλώδιο. Έτσι, δύο μέτρα μακριά, την «ψάχνουν» με τα «κλάματα» τους. Αλλά η νυχτερίδα δεν αλλάζει αμέσως κατεύθυνση, πετάει πιο άμεσα στο εμπόδιο και μόνο λίγα εκατοστά μακριά από αυτό με ένα απότομο πτερύγιο του φτερού αποκλίνει στο πλάι.

Με τη βοήθεια σόναρ που τους έχει προικίσει η φύση, οι νυχτερίδες όχι μόνο πλοηγούνται στο διάστημα, αλλά κυνηγούν και για το καθημερινό τους ψωμί: κουνούπια, σκώρους και άλλα νυκτόβια έντομα.

Σε ορισμένα πειράματα, τα ζώα αναγκάστηκαν να πιάσουν κουνούπια σε ένα μικρό εργαστηριακό δωμάτιο. Φωτογραφήθηκαν, ζυγίστηκαν - με μια λέξη, παρακολουθούσαν πόσο επιτυχημένα κυνηγούσαν. Μία νυχτερίδα βάρους επτά γραμμαρίων την ώρα έπιασε ένα γραμμάριο εντόμων. Ένα άλλο μωρό, που ζύγιζε μόνο τρεισήμισι γραμμάρια, κατάπιε τα κουνούπια τόσο γρήγορα που σε ένα τέταρτο της ώρας «πάχυνε» κατά δέκα τοις εκατό. Κάθε κουνούπι ζυγίζει περίπου 0,002 γραμμάρια. Αυτό σημαίνει ότι 175 κουνούπια πιάστηκαν σε δεκαπέντε λεπτά κυνηγιού – ένα κουνούπι κάθε έξι δευτερόλεπτα! Πολύ δυνατός ρυθμός. Ο Γκρίφιν λέει ότι αν δεν υπήρχε το σόναρ, η νυχτερίδα, ακόμη και πετώντας όλη τη νύχτα με το στόμα ανοιχτό, θα είχε πιάσει «κατά τύχη» ένα μόνο κουνούπι και μετά αν υπήρχαν πολλά κουνούπια τριγύρω.

3. Τύποι φυσικών σόναρ

Μέχρι πρόσφατα, πίστευαν ότι μόνο μικρές εντομοφάγες νυχτερίδες, όπως η νυχτερίδα και η νυχτερίδα μας, και οι μεγάλες ιπτάμενες αλεπούδες και οι σκύλοι που καταβροχθίζουν τόνους φρούτων στα τροπικά δάση, έχουν φυσικά σόναρ. Ίσως αυτό να είναι έτσι, αλλά τότε, λοιπόν, ο ροζέτα αποτελεί εξαίρεση, επειδή τα ιπτάμενα σκυλιά αυτού του γένους είναι προικισμένα με βυθόμετρα.

Κατά την πτήση, οι ροζέττες χτυπούν τη γλώσσα τους όλη την ώρα. Ο ήχος ξεσπά στις γωνίες του στόματος, που είναι πάντα μισάνοιχτες στο ροζέτο. Τα κλικ θυμίζουν κάπως ένα είδος κροτάλισμα της γλώσσας, στο οποίο οι άνθρωποι καταφεύγουν μερικές φορές όταν καταδικάζουν κάτι. Το πρωτόγονο σόναρ ενός ιπτάμενου σκύλου λειτουργεί, ωστόσο, με μεγάλη ακρίβεια: ανιχνεύει ένα σύρμα χιλιοστού από απόσταση πολλών μέτρων.

Χωρίς εξαίρεση, όλες οι μικρές νυχτερίδες από την υποκατηγορία Microchiroptera, δηλαδή μικρο-νυχτερίδες, είναι προικισμένες με ηχούς. Όμως τα μοντέλα αυτών των «συσκευών» είναι διαφορετικά. Πρόσφατα, οι ερευνητές έχουν διακρίνει κυρίως τρεις τύπους φυσικών σόναρ: ψιθύρους, ψαλμωδίες και κελαηδίσματα ή τύπο ρύθμισης συχνότητας.

Οι ψιθυριστές νυχτερίδες είναι εγγενείς στις τροπικές περιοχές της Αμερικής. Πολλοί από αυτούς, όπως τα ιπτάμενα σκυλιά, τρώνε φρούτα. Πιάνουν επίσης έντομα, αλλά όχι στον αέρα, αλλά στα φύλλα των φυτών. Τα σήματα ηχούς τους είναι πολύ σύντομα και πολύ αθόρυβα κλικ. Κάθε ήχος διαρκεί ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου και είναι πολύ αδύναμος. Μόνο πολύ ευαίσθητες συσκευές μπορούν να το ακούσουν. Μερικές φορές, όμως, οι νυχτερίδες που ψιθυρίζουν «ψιθυρίζουν» τόσο δυνατά που κάποιος τις ακούει. Αλλά συνήθως το σόναρ τους λειτουργεί σε συχνότητες 150 kilohertz.

Ο διάσημος βρικόλακας είναι και ψιθυριστής. Ψιθυρίζοντας «ξόρκια» άγνωστα σε εμάς, ψάχνει εξαντλημένους ταξιδιώτες στα σάπια δάση του Αμαζονίου και τους ρουφάει το αίμα. Παρατηρήσαμε ότι τα σκυλιά σπάνια δαγκώνονται από βρικόλακες: ένα λεπτό αυτί τους προειδοποιεί εκ των προτέρων για την προσέγγιση των αιμοβόρων. Τα σκυλιά ξυπνούν και τρέχουν μακριά. Άλλωστε, οι βρικόλακες επιτίθενται μόνο σε ζώα που κοιμούνται. Ακόμα και τέτοια πειράματα έχουν γίνει. Τα σκυλιά ήταν εκπαιδευμένα: όταν άκουσαν τον «ψίθυρο» του βρικόλακα, άρχισαν αμέσως να γαβγίζουν και να ξυπνούν τον κόσμο. Υποτίθεται ότι οι μελλοντικές αποστολές στις τροπικές περιοχές της Αμερικής θα συνοδεύονται από αυτούς τους εκπαιδευμένους «βαμπιρολάδες».

Ψάλλουν οι πέταλο νυχτερίδες. Μερικοί από αυτούς ζουν στα νότια της χώρας μας - στην Κριμαία, τον Καύκασο και την Κεντρική Ασία. Οι πέταλο νυχτερίδες ονομάζονται για τις αυξήσεις στο ρύγχος, με τη μορφή δερμάτινου πετάλου με διπλό δακτύλιο που περιβάλλει τα ρουθούνια και το στόμα. Οι αυξήσεις δεν είναι αδρανείς διακοσμήσεις: είναι ένα είδος κόρνας που κατευθύνει τα ηχητικά σήματα σε μια στενή δέσμη προς την κατεύθυνση που κοιτάζει η νυχτερίδα. Συνήθως το ζώο κρέμεται ανάποδα και, γυρίζοντας (σχεδόν τριακόσιες εξήντα μοίρες!) Πρώτα δεξιά, μετά αριστερά, νιώθει το περιβάλλον με έναν ήχο. Οι αρθρώσεις των ισχίων των τροπικών πεταλοειδών νυχτερίδων είναι πολύ εύκαμπτες, ώστε να μπορούν να κάνουν τις καλλιτεχνικές τους στροφές. Μόλις ένα κουνούπι ή ένα σκαθάρι μπει στο χωράφι του εντοπιστή τους, το αεροσκάφος που επιστρέφει σπάει το κλαδί και ξεκινά κυνηγώντας καύσιμα, δηλαδή για φαγητό.

Και αυτή η «ιπτάμενη μηχανή», φαίνεται, μπορεί ακόμη και να προσδιορίσει, χρησιμοποιώντας το γνωστό φαινόμενο Doppler στους φυσικούς, πού πετάει η τροφή: αν πλησιάζει τη σκύλα στην οποία κρέμεται το πέταλο ή απομακρύνεται από αυτήν. Η τακτική καταδίωξης αλλάζει ανάλογα.

Οι πέταλο νυχτερίδες χρησιμοποιούνται για το κυνήγι πολύ μεγάλου μήκους (σε σύγκριση με τα «κλάματα» άλλων νυχτερίδων) και μονότονους ήχους. Κάθε σήμα διαρκεί ένα δέκατο ή ένα εικοστό του δευτερολέπτου και η συχνότητα του ήχου του δεν αλλάζει - είναι πάντα ίση με εκατόν ή εκατόν είκοσι kilohertz.

Αλλά οι κανονικές μας νυχτερίδες και οι βορειοαμερικανοί ξαδέρφες τους αντηχούν τον χώρο με ήχους διαμορφωμένους στη συχνότητα, όπως και τα καλύτερα μοντέλα τεχνητών σόναρ. Ο τόνος του σήματος αλλάζει συνεχώς, πράγμα που σημαίνει ότι αλλάζει και το ύψος του ανακλώμενου ήχου. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει ότι σε κάθε δεδομένη στιγμή το ύψος της λαμβανόμενης ηχούς δεν ταιριάζει με τον τόνο του απεσταλμένου σήματος. Και για τον λαϊκό είναι σαφές ότι μια τέτοια συσκευή διευκολύνει πολύ τον ήχο ηχούς.

4 . Το άγγιγμα βοηθά τις νυχτερίδες να αποφεύγουν τα εμπόδια

Οι επιστήμονες ήρθαν στη λύση αυτού του ενδιαφέροντος προβλήματος σχεδόν ταυτόχρονα σε διάφορες χώρες.

Ο Ολλανδός Sven Diygraaf αποφάσισε να δοκιμάσει αν η αίσθηση της αφής βοηθά πραγματικά τις νυχτερίδες να αποφεύγουν τα εμπόδια. Έκοψε τα απτικά νεύρα των φτερών - τα χειρουργημένα ζώα πετούσαν καλά. Άρα η αίσθηση της αφής δεν έχει καμία σχέση. Τότε ο πειραματιστής στέρησε από τις νυχτερίδες την ακοή - αμέσως τυφλώθηκαν.

Ο Diygraaf συλλογίστηκε ως εξής: δεδομένου ότι οι τοίχοι και τα αντικείμενα που συναντούν οι νυχτερίδες κατά την πτήση δεν εκπέμπουν ήχους, σημαίνει ότι τα ίδια τα ποντίκια ουρλιάζουν. Η ηχώ της δικής τους φωνής, που αντανακλάται από τα γύρω αντικείμενα, ειδοποιεί τα ζώα για ένα εμπόδιο στο δρόμο.

Ο Diygraaf παρατήρησε ότι η νυχτερίδα άνοιξε το στόμα της πριν πετάξει. Προφανώς, μας βγάζει μη ακούοντες ήχους, «αισθανόμενοι» το περιβάλλον τους. Κατά την πτήση, οι νυχτερίδες ανοίγουν επίσης το στόμα τους κάθε τόσο (ακόμα και όταν δεν κυνηγούν έντομα).

Αυτή η παρατήρηση έδωσε στον Diygraaf την ιδέα να κάνει το ακόλουθο πείραμα. Έβαλε ένα χάρτινο καπάκι στο κεφάλι του ζώου. Μπροστά, σαν γείσο στο κράνος ενός ιππότη, μια μικρή πόρτα άνοιγε και έκλεινε στο καπάκι.

Ένα ρόπαλο με κλειστή πόρτα στο καπάκι δεν μπορούσε να πετάξει, έπεσε σε αντικείμενα. Μόλις το γείσο ανυψώθηκε σε ένα κράνος από χαρτί, το ζώο μεταμορφώθηκε, η πτήση του έγινε και πάλι ακριβής και σίγουρη.

Ο Diygraaf δημοσίευσε τις παρατηρήσεις του το 1940. Και το 1946, ο σοβιετικός επιστήμονας καθηγητής A.P. Kuzyakin ξεκίνησε μια σειρά πειραμάτων σε νυχτερίδες. Κάλυψε το στόμα και τα αυτιά τους με πλαστελίνη και τα άφησε στο δωμάτιο με σχοινιά τεντωμένα μακριά - σχεδόν όλα τα ζώα δεν μπορούσαν να πετάξουν. Ο πειραματιστής διαπίστωσε ένα ενδιαφέρον γεγονός: οι νυχτερίδες, που αφέθηκαν για πρώτη φορά στη δοκιμαστική πτήση με τα μάτια τους ανοιχτά, «επανειλημμένα και με μεγάλη δύναμη, καθώς τα πρόσφατα πιασμένα πουλιά, χτυπούσαν το τζάμι των ημιτελών παραθύρων». Αυτό έγινε κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το βράδυ, κάτω από το φως μιας ηλεκτρικής λάμπας, τα ποντίκια δεν έπεσαν πια στο ποτήρι. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν είναι καθαρά ορατό, οι νυχτερίδες εμπιστεύονται τα μάτια τους περισσότερο από άλλες αισθήσεις. Αλλά πολλοί ερευνητές είχαν την τάση να αγνοούν καθόλου το όραμα των νυχτερίδων.

Ο καθηγητής A.P. Kuzyakin συνέχισε τα πειράματά του στο δάσος. Στα κεφάλια των ζώων -κόκκινων νυχτερινών- έβαλε καπάκια από μαύρο χαρτί. Τα ζώα δεν μπορούσαν πλέον ούτε να δουν ούτε να χρησιμοποιήσουν το ακουστικό ραντάρ τους. Οι νυχτερίδες δεν τόλμησαν να πετάξουν στο άγνωστο Άνοιξαν τα φτερά τους και κατέβηκαν πάνω τους, σαν με αλεξίπτωτα, στο έδαφος. Μόνο λίγοι απελπισμένοι πέταξαν τυχαία. Το αποτέλεσμα ήταν λυπηρό: χτύπησαν τα δέντρα και έπεσαν στο έδαφος. Στη συνέχεια κόπηκαν τρεις τρύπες στα μαύρα καπάκια: μία για το στόμα, δύο για τα αυτιά. Τα ζώα πετούσαν χωρίς φόβο. Ο AP Kuzyakin κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα όργανα του ηχητικού προσανατολισμού των νυχτερίδων "μπορούν σχεδόν πλήρως να αντικαταστήσουν την όραση, αλλά τα όργανα αφής δεν παίζουν κανένα ρόλο στον προσανατολισμό και τα ζώα δεν τα χρησιμοποιούν κατά την πτήση".

Λίγα χρόνια νωρίτερα, οι Αμερικανοί επιστήμονες D. Griffin και R. Galambos εφάρμοσαν μια διαφορετική μέθοδο για να μελετήσουν τις μυστηριώδεις ικανότητες των νυχτερίδων.

Ξεκίνησαν απλώς φέρνοντας αυτά τα ζώα στη συσκευή του Pierce - μια συσκευή που μπορούσε να "ακούει" υπερήχους. Και έγινε αμέσως σαφές ότι οι νυχτερίδες «κάνουν πολλά κλάματα, αλλά σχεδόν όλες εμπίπτουν στο εύρος των συχνοτήτων που βρίσκονται πέρα από το κατώφλι του ανθρώπινου αυτιού», έγραψε αργότερα ο Ντόναλντ Γκρίφιν.

Με τη βοήθεια ηλεκτρικού εξοπλισμού, ο Γκρίφιν και ο Γκάλαμπος μπόρεσαν να ανακαλύψουν και να διερευνήσουν τη φυσική φύση των «κλαυγών» των νυχτερίδων. Διαπιστώθηκε επίσης, με την εισαγωγή ειδικών ηλεκτροδίων στο εσωτερικό αυτί των πειραματόζωων, ποια συχνότητα ήχοι γίνονται αντιληπτοί από τα όργανα ακοής τους.

5 . Νυχτερίδες για ψάρεμα

Η μικρή κόκκινη νυχτερίδα αρχίζει να κελαηδάει με έναν ήχο με συχνότητα περίπου ενενήντα kilohertz και τελειώνει με μια νότα σαράντα πέντε kilohertz. Για δύο χιλιοστά του δευτερολέπτου, όσο διαρκεί το «κραυγή» του, το σήμα τρέχει στην κλίμακα συχνοτήτων διπλάσιο από όλο το φάσμα των ήχων που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο αυτί! Υπάρχουν περίπου πενήντα ηχητικά κύματα στην «κραυγή», αλλά ανάμεσά τους δεν υπάρχουν δύο ίδιου μήκους. Υπάρχουν δέκα ή είκοσι τέτοιες «κραυγές» διαμορφωμένες στη συχνότητα κάθε δευτερόλεπτο. Όταν πλησιάζει ένα εμπόδιο ή ένα κουνούπι που ξεφεύγει, η νυχτερίδα αυξάνει τα σήματα της. Τώρα κελαηδάει όχι 12, αλλά 200 φορές το δευτερόλεπτο.

Ο Γκρίφιν γράφει: «Σε έναν από τους εύχρηστους τύπους εξοπλισμού υποκλοπής, κάθε τρίξιμο υψηλής συχνότητας που εκπέμπεται από ένα ρόπαλο θα ακούγεται σαν ένα κλικ στο τηλέφωνο». Εάν έρθετε στην άκρη του δάσους με αυτήν τη συσκευή, όπου οι νυχτερίδες κυνηγούν κουνούπια, τότε όταν ένα από αυτά πετάξει κοντά, θα ακούσουμε στα ακουστικά ένα όχι πολύ βιαστικό χτύπημα "putt-putt-putt-putt", "σαν από ένα παλιό τεμπέλικο βενζινοκινητήρα».

Αλλά μετά η νυχτερίδα ξεκίνησε κυνηγώντας έναν σκόρο ή αποφάσισε να εξετάσει ένα βότσαλο που πετάχτηκε πάνω - αμέσως άρχισε να χτυπάει το "pit-pit-pit-pit-bizzz". Τώρα «οι ήχοι διαδέχονται ο ένας τον άλλον, σαν την εξάτμιση μιας μοτοσικλέτας με ταχύτητα».

Ο σκόρος ένιωσε μια καταδίωξη και προσπαθούσε να σώσει τη ζωή του με επιδέξιους ελιγμούς. Αλλά το ρόπαλο δεν είναι λιγότερο επιδέξιο, γράφοντας περίεργες πιρουέτες στον ουρανό, τον προσπερνά - και στο τηλέφωνο δεν υπάρχουν πλέον κλασματικές εξατμίσεις, αλλά το μονότονο βόμβο ενός ηλεκτρικού πριονιού.

Οι νυχτερίδες που ψαρεύουν έχουν ανακαλυφθεί σχετικά πρόσφατα. Το σόναρ τους είναι επίσης τύπου διαμορφώσεως συχνότητας. Τέσσερα είδη τέτοιων ποντικών έχουν ήδη περιγραφεί. Ζουν στην τροπική Αμερική. Το σούρουπο (και μερικά ακόμη και το απόγευμα) πετούν έξω για να θηράματα και να κυνηγήσουν όλη τη νύχτα. Φτερουγίζουν χαμηλά πάνω από το νερό, ξαφνικά βάζουν τα πόδια τους στο νερό, αρπάζουν το ψάρι και το στέλνουν αμέσως στο στόμα. Τα πόδια των νυχτερίδων είναι μακριά και τα νύχια τους αιχμηρά και στραβά, όπως αυτά του ψαραετού - του φτερωτού ανταγωνιστή τους, μόνο, φυσικά, όχι τόσο μεγάλο.

Ορισμένες νυχτερίδες που τρώνε ψάρια ονομάζονται νυχτερίδες με χείλη λαγού. Το διχαλωτό κάτω χείλος κρέμεται από αυτά και πιστεύεται ότι μέσω αυτού του καναλιού ένα ποντίκι που κυματίζει πάνω από τη θάλασσα κατευθύνει τους ήχους του κατευθείαν κάτω στο νερό.

Έχοντας σπάσει τη στήλη του νερού, το «κελάηδισμα» αντανακλάται από την κολυμβητική κύστη του ψαριού και η ηχώ του επιστρέφει στον ψαρά. Δεδομένου ότι το σώμα ενός ψαριού είναι περισσότερο από ενενήντα τοις εκατό νερό, σχεδόν δεν αντανακλά υποβρύχιους ήχους. Αλλά μια κύστη κολύμβησης γεμάτη με αέρα είναι μια οθόνη που είναι αρκετά «αδιαφανής» για ήχο.

Όταν ο ήχος από τον αέρα εισέρχεται στο νερό και, αντιστρόφως, από το νερό στον αέρα, χάνει περισσότερο από το 99,9 τοις εκατό της ενέργειάς του. Αυτό ήταν γνωστό από παλιά στους φυσικούς. Ακόμα κι αν ο ήχος χτυπήσει την επιφάνεια του νερού σε ορθή γωνία, μόνο το 0,12 τοις εκατό της ενέργειάς του ταξιδεύει κάτω από το νερό. Αυτό σημαίνει ότι τα σήματα μιας νυχτερίδας, έχοντας κάνει διπλό ταξίδι στα σύνορα αέρα-νερού, πρέπει να χάσουν τόση ενέργεια λόγω των υψηλών τιμολογίων που υπάρχουν εδώ που η ηχητική ισχύς θα γίνει μιάμιση εκατομμύριο φορές πιο αδύναμη!

Επιπλέον, θα υπάρξουν και άλλες απώλειες: δεν θα αντανακλάται όλη η ηχητική ενέργεια από τα ψάρια, και δεν θα πέσουν όλη, έχοντας κάνει το δρόμο της πίσω στον αέρα, στα αυτιά του ζώου που ηχεί.

Μετά από όλο αυτό το σκεπτικό, είναι δύσκολο να πιστέψει κανείς ότι η ηχοεντοπισμός αέρα-νερού δεν είναι μύθος, αλλά πραγματικότητα.

Ωστόσο, ο Ντόναλντ Γκρίφιν υπολόγισε ότι οι νυχτερίδες επιστρέφουν από το νερό μόνο τέσσερις φορές λιγότερο ισχυρή ηχώ από μια κανονική νυχτερίδα που βυθίζει τα έντομα στον αέρα. Δεν είναι πια τόσο κακό. Επιπλέον, αν υποθέσουμε ότι τα σόναρ των νυχτερίδων ανιχνεύουν έντομα όχι δύο μέτρα μακριά, όπως υπέθεσε στους υπολογισμούς του, αλλά ήδη από δύο μέτρα ογδόντα εκατοστά (κάτι που είναι αρκετά πιθανό), τότε η ένταση του σήματος επιστροφής θα είναι η ίδια για τόσο - και για τον ψαρά, και το κουνούπι.

«Η κοινή λογική», καταλήγει ο Γκρίφιν, «και οι πρώτες εντυπώσεις μπορεί να είναι παραπλανητικές όταν ασχολούμαστε με ζητήματα που βρίσκονται έξω από τη σφαίρα της συνηθισμένης ανθρώπινης εμπειρίας, πάνω στην οποία, τελικά, οικοδομείται αυτό που ονομάζουμε κοινή λογική».

6. Και οι νυχτερίδες κάνουν λάθος

Όπως οι άνθρωποι, έτσι και οι νυχτερίδες μπορεί να κάνουν λάθος. Και αυτό συμβαίνει συχνά όταν είναι κουρασμένοι ή δεν έχουν ξυπνήσει πραγματικά μετά από μια μέρα που πέρασαν σε σκοτεινές γωνιές. Αυτό αποδεικνύεται από τα ακρωτηριασμένα πτώματα των νυχτερίδων που πέφτουν πάνω στο Empire Building και σε άλλους ουρανοξύστες κάθε βράδυ.

Εάν το σύρμα τραβιέται χαμηλά πάνω από το ποτάμι, τότε οι νυχτερίδες συνήθως το αγγίζουν όταν κατεβαίνουν στο νερό για να ξεδιψάσουν με μερικές σταγόνες που γλείφονται εν κινήσει. Τα ζώα ακούνε δύο ηχώ ταυτόχρονα: δυνατά από την επιφάνεια του νερού και αδύναμα από το σύρμα - και δεν δίνουν σημασία στο τελευταίο, γι' αυτό σπάνε στο σύρμα.

Οι νυχτερίδες, που συνηθίζουν να πετούν σε δοκιμασμένες διαδρομές, επιλέγουν τη μνήμη τους ως οδηγό και μετά δεν ακούν τις διαμαρτυρίες των σόναρ. Οι ερευνητές διεξήγαγαν τα ίδια πειράματα μαζί τους όπως και με τις μέλισσες στο παλιό αεροδρόμιο. (Θυμάσαι;) Έστησαν κάθε λογής εμπόδια στην πεπατημένη για αιώνες, με τα οποία οι νυχτερίδες πετούσαν έξω κάθε απόγευμα για να κυνηγήσουν, και την αυγή επέστρεφαν. Τα ζώα έπεσαν πάνω σε αυτά τα εμπόδια, αν και τα σόναρ τους δούλευαν και έδιναν έγκαιρα προειδοποιητικά σήματα στους πιλότους. Πίστευαν όμως περισσότερο στη μνήμη τους παρά στα αυτιά τους. Οι νυχτερίδες κάνουν συχνά λάθη επειδή τα έντομα που κυνηγούν δεν είναι επίσης απλά: πολλά από αυτά έχουν αποκτήσει αντι-σονάρ.

Στη διαδικασία της εξέλιξης, τα έντομα έχουν αναπτύξει μια σειρά από συσκευές που προστατεύουν από τους υπερήχους. Πολλοί νυχτόβιοι σκώροι, για παράδειγμα, καλύπτονται πυκνά με λεπτές τρίχες. Το γεγονός είναι ότι τα μαλακά υλικά: πούπουλο, βαμβάκι, μαλλί - απορροφούν τους υπερήχους. Αυτό σημαίνει ότι οι δασύτριχοι σκώροι είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν. Μερικά νυκτόβια έντομα έχουν αναπτύξει όργανα ακοής ευαίσθητα στον υπέρηχο που τα βοηθούν να γνωρίζουν εκ των προτέρων για τον επικείμενο κίνδυνο. Μόλις μπουν στην εμβέλεια του ηχούς της νυχτερίδας, αρχίζουν να ορμούν από πλευρά σε πλευρά, προσπαθώντας να βγουν από την επικίνδυνη ζώνη. Οι σκώροι και τα σκαθάρια που παρακολουθούνται από μια νυχτερίδα χρησιμοποιούν ακόμη και μια τέτοια τακτική τεχνική: διπλώνουν τα φτερά τους και πέφτουν κάτω, παγώνοντας ακίνητοι στο έδαφος. Σε αυτά τα έντομα, τα όργανα ακοής αντιλαμβάνονται συνήθως ήχους δύο διαφορετικών εύρους: χαμηλής συχνότητας, στην οποία «μιλούν» οι συγγενείς τους και υψηλής συχνότητας, πάνω στους οποίους λειτουργούν τα σόναρ των νυχτερίδων. Για τις ενδιάμεσες συχνότητες (μεταξύ αυτών των δύο περιοχών) είναι κωφοί.

7. Κραυγές στην άβυσσο

αντήχηση κατεύθυνσης ηχούς ραντάρ εύρεσης δελφινιών

Το απόγευμα της 7ης Μαρτίου 1949, το ερευνητικό σκάφος Atlantic άκουγε τη θάλασσα εκατόν εβδομήντα μίλια βόρεια του Πουέρτο Ρίκο. Υπήρχαν μεγάλα βάθη κάτω από το πλοίο. Πέντε χιλιόμετρα αλμυρού νερού γέμισαν μια τεράστια κοιλότητα στο έδαφος.

Και από αυτή την άβυσσο βγήκαν δυνατές κραυγές. Μια κραυγή και μετά η ηχώ του. Άλλο ουρλιαχτό, κι άλλο ηχώ. Πολλές φωνές στη σειρά με μεσοδιάστημα περίπου ενάμιση δευτερολέπτου. Το καθένα διήρκεσε περίπου το ένα τρίτο του δευτερολέπτου και το βήμα του ήταν πεντακόσια Hertz.

Αμέσως υπολογίστηκε ότι το άγνωστο πλάσμα εξασκούσε φωνητικά σόλο σε βάθος περίπου τριάμισι χιλιομέτρων. Ο απόηχος της φωνής του αντανακλούσε από τον βυθό και ως εκ τούτου έφτασε στα όργανα του πλοίου με κάποια καθυστέρηση.

Δεδομένου ότι οι φάλαινες δεν βουτούν τόσο βαθιά, και οι καραβίδες και τα καβούρια δεν κάνουν τόσο δυνατούς ήχους, οι βιολόγοι υπέθεσαν ότι κάποιο είδος ψαριού ούρλιαζε στην άβυσσο. Και ούρλιαξε με έναν σκοπό: ερεύνησε τον ωκεανό με ήχο. Μετρήθηκε, πολύ απλά, το βάθος του. Μελέτησε το έδαφος, τοπογραφία πυθμένα.

Αυτή η ιδέα φαίνεται πλέον απίστευτη σε λίγους ανθρώπους. Διότι έχει ήδη διαπιστωθεί ότι τα ψάρια, που θεωρούνταν χαζά για μεγάλο χρονικό διάστημα, εκπέμπουν χιλιάδες ήχους όλων των ειδών, χτυπώντας την ουροδόχο κύστη τους με ειδικούς μύες, σαν τύμπανο. Άλλοι τρίζουν τα δόντια τους, κόβουν τις αρθρώσεις της πανοπλίας τους. Πολλά από αυτά τα τριξίματα, τα τριξίματα και τα τριξίματα ακούγονται σε εξαιρετικά μικρή εμβέλεια και χρησιμοποιούνται, προφανώς, για ηχοεντοπισμό και προσανατολισμό στο διάστημα. Έτσι, όπως οι νυχτερίδες, τα ψάρια έχουν τα δικά τους σόναρ.

Τα βυθόμετρα ψαριών δεν έχουν ακόμη μελετηθεί, αλλά έχουν ερευνηθεί καλά στα δελφίνια. Τα δελφίνια είναι πολύ φλύαρα. Δεν θα μείνουν σιωπηλοί ούτε λεπτό. Οι περισσότερες κραυγές τους είναι καθομιλουμένες, ας πούμε, λεξιλόγιο, αλλά δεν μας ενδιαφέρει τώρα. Άλλοι ξεκάθαρα εξυπηρετούν σόναρ.

Το ρινοδέλφιν σφυρίζει, χτυπάει, γρυλίζει, γαβγίζει, τσιρίζει με διαφορετικές φωνές στο εύρος συχνοτήτων από εκατόν πενήντα έως εκατόν πενήντα πέντε χιλιάδες Hertz. Αλλά όταν κολυμπάει «σιωπηλά», το σόναρ του αισθάνεται συνεχώς το περιβάλλον με μια «βροχή» από γρήγορες κραυγές ή, όπως λένε, κλακς. Διαρκούν όχι περισσότερο από μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου και συνήθως επαναλαμβάνονται δεκαπέντε έως είκοσι φορές το δευτερόλεπτο. Και μερικές φορές εκατοντάδες φορές!

Το παραμικρό πιτσίλισμα στην επιφάνεια - και το δελφίνι αυξάνει αμέσως τις κραυγές του, «νιώθοντας» μαζί τους ένα αντικείμενο που βυθίζεται. Το σόναρ του δελφινιού είναι τόσο ευαίσθητο που ακόμη και ένα μικρό σφαιρίδιο, προσεκτικά χαμηλωμένο στο νερό, δεν θα διαφύγει της προσοχής του. Ένα ψάρι που πετάχτηκε σε μια λίμνη εντοπίζεται αμέσως. Το δελφίνι ξεκινά καταδίωξη. Μη βλέποντας θήραμα στο λασπωμένο νερό, το κυνηγάει αλάνθαστα. Ακολουθώντας το ψάρι, αλλάζει με ακρίβεια πορεία. Ακούγοντας την ηχώ της φωνής του, το δελφίνι γέρνει ελαφρά το κεφάλι του προς τη μία ή την άλλη πλευρά, σαν ένα άτομο που προσπαθεί να καθορίσει με μεγαλύτερη ακρίβεια την κατεύθυνση του ήχου.

Εάν μερικές δεκάδες κάθετες ράβδοι χαμηλώσουν σε μια μικρή πισίνα, το δελφίνι κολυμπά γρήγορα μεταξύ τους χωρίς να τις αγγίξει. Ωστόσο, προφανώς δεν μπορεί να εντοπίσει δίκτυα με χοντρό πλέγμα με το σόναρ του. Οι λεπτόκοκκοι «ψαλιδίζουν» εύκολα.

Το θέμα εδώ, προφανώς, είναι ότι οι μεγάλες κυψέλες είναι πολύ «διαφανείς» για τον ήχο και οι μικρές τον αντανακλούν, σχεδόν σαν ένα συμπαγές φράγμα.

Οι William Sheville και Barbara Lawrence-Sheville, ερευνητές στο Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Woodshole, έδειξαν σε μια σειρά από ενδιαφέροντα πειράματα πόσο λεπτό είναι το ακουστικό «αγγίγμα» του δελφινιού.

Το δελφίνι κολυμπούσε σε έναν μικρό κολπίσκο περιφραγμένο από τη θάλασσα και «τρίκιζε» όλη την ώρα. Και μερικές φορές η συσκευή έτρεμε άγρια από πολύ γρήγορα, παλαμάκια. Αυτό συνέβη όταν κομμάτια ψαριού πετάχτηκαν στο νερό. Όχι απλά πεταμένο, αλλά αθόρυβα, χωρίς κανένα πιτσίλισμα, στρωμένο στον πάτο. Αλλά ήταν δύσκολο να κρύψει από το δελφίνι την πιο ήσυχη ρίψη τροφής στη λίμνη, ακόμα κι αν κολύμπησε στην άλλη άκρη της είκοσι μέτρα από το σημείο της δολιοφθοράς. Και το νερό σε αυτή τη λακκούβα ήταν τόσο θολό που όταν μια μεταλλική πλάκα βυθίστηκε σε αυτήν για μισό μέτρο, φαινόταν να διαλύεται: ακόμη και το πιο οξυδερκές ανθρώπινο μάτι δεν μπορούσε να το δει.

Οι πειραματιστές κατέβασαν μικρά ψάρια μήκους περίπου δεκαπέντε εκατοστών στο νερό. Το δελφίνι εντόπισε αμέσως το ψάρι με ένα βυθόμετρο, αν και μόλις βυθίστηκε: ο άντρας την κρατούσε από την ουρά.

Πιστεύεται ότι τα κλακ εξυπηρετούν το δελφίνι για στενό προσανατολισμό. Η γενική αναγνώριση της περιοχής και η αίσθηση πιο απομακρυσμένων αντικειμένων παράγονται με το σφύριγμα. Και αυτό το σφύριγμα είναι διαμορφωμένο στη συχνότητα! Αλλά σε αντίθεση με τον ίδιο τύπο σόναρ νυχτερίδας, ξεκινά με χαμηλότερες νότες και τελειώνει με ψηλές νότες.

Άλλες φάλαινες - σπερματοφάλαινες, πτερυγοφάλαινες και φάλαινες μπελούγκα - φαίνεται επίσης να καθοδηγούνται από υπερήχους. Απλώς δεν ξέρουν ακόμα πώς κάνουν αυτούς τους ήχους. Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι είναι η φυσητήρας, δηλαδή τα ρουθούνια και οι αερόσακοι του αναπνευστικού πόρου, άλλοι - ότι ο λαιμός. Αν και οι φάλαινες δεν έχουν πραγματικές φωνητικές χορδές, μπορούν να αντικατασταθούν με επιτυχία από -όπως πιστεύουν ορισμένοι- ειδικές αναπτύξεις στα εσωτερικά τοιχώματα του λάρυγγα.

Ή ίσως τόσο η φυσητήρας όσο και ο λάρυγγας εξυπηρετούν εξίσου το σύστημα μετάδοσης σόναρ.

8. Ραντάρ νερού ελέφαντα

Ανάμεσα στα πολλά ιερά ζώα της Αρχαίας Αιγύπτου, υπήρχε ένα ψάρι με εντελώς μοναδικές ικανότητες.

Αυτό το ψάρι είναι ένας μόρμιρος, ή ένας ελέφαντας του νερού. Τα σαγόνια της εκτείνονται σε μια μικρή προβοσκίδα. Η ανεξήγητη ικανότητα του Mormir να βλέπει το αόρατο φαινόταν σαν ένα υπερφυσικό θαύμα. Η εφεύρεση του ραντάρ βοήθησε στην αποκάλυψη του μυστηρίου.

Αποδεικνύεται ότι η φύση έχει προικίσει τον ελέφαντα του νερού με το πιο εκπληκτικό όργανο - το ραντάρ!

Πολλά ψάρια είναι γνωστό ότι έχουν ηλεκτρικά όργανα. Το Mormyrus έχει επίσης μια μικρή «μπαταρία τσέπης» στην ουρά του. Η τάση που παράγει είναι μικρή - μόνο έξι βολτ, αλλά αυτό είναι αρκετό.

Κάθε λεπτό το ραντάρ Mormyrus στέλνει ογδόντα έως εκατό ηλεκτρικούς παλμούς στο διάστημα. Οι ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις που προκύπτουν από τις εκφορτίσεις της «μπαταρίας» αντανακλώνται εν μέρει από τα γύρω αντικείμενα και, με τη μορφή ραδιοηχούς, επιστρέφουν ξανά στο μορμίρ. Ο δέκτης ηχούς βρίσκεται στη βάση του ραχιαίου πτερυγίου αυτού του καταπληκτικού ψαριού. Ο Mormirus «ανιχνεύει» το περιβάλλον χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα!

Η αναφορά για τις ασυνήθιστες ιδιότητες του mormyrus έγινε το 1953 από το Ιχθυολογικό Ινστιτούτο της Ανατολικής Αφρικής. Το ινστιτούτο παρατήρησε ότι οι μόρμιροι που φυλάσσονταν στο ενυδρείο άρχισαν να ορμούν ανήσυχα όταν ένα αντικείμενο με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, όπως ένα κομμάτι σύρμα, κατέβηκε στο νερό. Το mormyrus φαίνεται να έχει την ικανότητα να αισθάνεται αλλαγές στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ηλεκτρικό του όργανο; Οι ανατόμοι εξέτασαν τα ψάρια. Ζευγαρωμένα κλαδιά μεγάλων νεύρων περνούσαν κατά μήκος της πλάτης της από τον εγκέφαλο στη βάση του ραχιαίου πτερυγίου, όπου, διακλαδίζοντας σε μικρά κλαδιά, κατέληγαν σε σχηματισμούς ιστών σε ίσα διαστήματα ο ένας από τον άλλο. Προφανώς, εδώ έχει τοποθετηθεί ένα όργανο που πιάνει τα ανακλώμενα ραδιοκύματα. Ο Mormyrus, με τα κομμένα νεύρα που εξυπηρετούσαν αυτό το όργανο, έχανε την ευαισθησία του στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Το Mormyrus ζει στον πυθμένα ποταμών και λιμνών και τρέφεται με προνύμφες εντόμων, τις οποίες εξάγει από τη λάσπη με μακριά σαγόνια, σαν τσιμπιδάκια. Κατά την αναζήτηση τροφής, το ψάρι συνήθως περιβάλλεται από ένα πυκνό σύννεφο ταραγμένης λάσπης και δεν βλέπει τίποτα τριγύρω. Οι καπετάνιοι πλοίων γνωρίζουν από τη δική τους εμπειρία πόσο αναντικατάστατο είναι ένα ραντάρ σε τέτοιες συνθήκες.

Το Mormyrus δεν είναι το μόνο «ζωντανό ραντάρ» στον κόσμο. Ένα υπέροχο ραδιόφωνο βρέθηκε επίσης στην ουρά ενός ηλεκτρικού χελιού στη Νότια Αμερική, οι "μπαταρίες" του οποίου αναπτύσσουν τάση ρεκόρ ρεύματος - έως πεντακόσια βολτ, και σύμφωνα με ορισμένες πηγές, έως οκτακόσια βολτ!

Ο Αμερικανός ερευνητής Christopher Coates, μετά από μια σειρά πειραμάτων που έγιναν στο Ενυδρείο της Νέας Υόρκης, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα μικρά κονδυλώματα στο κεφάλι ενός ηλεκτρικού χελιού είναι κεραίες ραντάρ. Πιάνουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ανακλώνται από γύρω αντικείμενα, ο εκπομπός των οποίων βρίσκεται στο τέλος της ουράς του χελιού. Η ευαισθησία του συστήματος ραντάρ αυτού του ψαριού είναι τέτοια που το χέλι, προφανώς, μπορεί να καθορίσει ποια φύση ήταν το αντικείμενο στο πεδίο δράσης του εντοπιστή. Αν είναι βρώσιμο ζώο, το ηλεκτρικό χέλι θα γυρίσει αμέσως το κεφάλι του προς το μέρος του. Στη συνέχεια ενεργοποιεί τα ισχυρά ηλεκτρικά όργανα του μπροστινού μέρους του σώματος - ρίχνει στο θύμα του «κεραυνού» - και καταβροχθίζει αργά το θήραμα που σκοτώνεται από την ηλεκτρική εκκένωση.

Στα ίδια ποτάμια, όπου τα ηλεκτρόχελια κοιμούνται νωχελικά στο βυθό, τα κομψά μαχαίρια - ιγενμανία - τριγυρνούν στα αλσύλλια. Φαίνονται περίεργα: δεν υπάρχουν ούτε ραχιαία πτερύγια ούτε πτερύγια ουράς (μόνο μια γυμνή λεπτή ράβδος στην ουρά). Και αυτά τα ψάρια συμπεριφέρονται με έναν ασυνήθιστο τρόπο: στροβιλίζουν αυτό το κώνο προς όλες τις κατευθύνσεις, σαν να μυρίζουν την ουρά τους. Και πριν συρθούν κάτω από μια εμπλοκή ή σε μια σπηλιά στο κάτω μέρος, κολλάνε πρώτα την ουρά τους στο κενό και, στη συνέχεια, αν η εξέταση αποφέρει θετικά, ας πούμε, αποτελέσματα, φτάνουν οι ίδιοι εκεί. Αλλά δεν σκαρφαλώνουν πρώτα το κεφάλι, αλλά την ουρά. Φαίνεται ότι τα ψάρια τον εμπιστεύονται περισσότερο από τα μάτια τους.

Όλα εξηγήθηκαν πολύ απλά: στο τέλος της νηματώδους ουράς της Aigenmania, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα ηλεκτρικό «μάτι», σαν αυτό ενός Mormyrus.

Τα Gymnotids, πολύ παρόμοια με την Aigenmania των τροπικών αμερικανικών ψαριών, φαίνεται να έχουν επίσης ραντάρ, αν και αυτό δεν έχει ακόμη αποδειχθεί.

Πρόσφατα, ο Δρ Λίσμαν από το Κέιμπριτζ άρχισε να ενδιαφέρεται ξανά για το ηλεκτρικό γατόψαρο που έχει μελετηθεί εδώ και καιρό, που ζει στα ποτάμια της Αφρικής, τα οποία έχουν μελετηθεί εδώ και καιρό από ζωολόγους. Αυτό το ψάρι, ικανό να αναπτύξει τάση έως και διακόσια βολτ, κυνηγά τη νύχτα. Αλλά έχει πολύ «μυωπικά» μάτια, και στο σκοτάδι βλέπει άσχημα. Πώς, λοιπόν, το γατόψαρο βρίσκει θήραμα; Ο Δρ Λίσμαν απέδειξε ότι, όπως ένα ηλεκτρικό χέλι, το ηλεκτρικό γατόψαρο χρησιμοποιεί επίσης τις ισχυρές μπαταρίες του ως ραντάρ.

συμπέρασμα

Από τα παραπάνω, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η φύση, προφανώς, δεν ήταν πολύ τσιγκούνη όταν προίκιζε τα παιδιά της με σόναρ. Από νυχτερίδες μέχρι δελφίνια, από δελφίνια μέχρι ψάρια, πουλιά, αρουραίους, ποντίκια, μαϊμούδες, μέχρι ινδικά χοιρίδια, σκαθάρια, οι ερευνητές μετακινήθηκαν με τις συσκευές τους, ανιχνεύοντας υπερήχους παντού. Τα ζώα χρησιμοποιούν ηχοεντοπισμό για τον προσανατολισμό στο χώρο και για τον προσδιορισμό της θέσης των αντικειμένων γύρω, χρησιμοποιώντας κυρίως ηχητικά σήματα υψηλής συχνότητας. Είναι πιο ανεπτυγμένο στις νυχτερίδες και τα δελφίνια· χρησιμοποιείται επίσης από γριούλες, πλήθος πτερυγίων (φώκιες), πτηνά (γκουαζάρο, κολοκυθάκια κ.λπ.).

Η προέλευση της ηχοεντοπισμού στα ζώα παραμένει ασαφής. προέκυψε πιθανώς ως υποκατάστατο της όρασης για όσους ζουν στο σκοτάδι των σπηλαίων ή στα βάθη του ωκεανού. Αντί για κύμα φωτός, χρησιμοποιήθηκε ήχος για την τοποθεσία.

Αυτή η μέθοδος προσανατολισμού στο διάστημα επιτρέπει στα ζώα να ανιχνεύουν αντικείμενα, να τα αναγνωρίζουν ακόμη και να κυνηγούν σε συνθήκες πλήρους απουσίας φωτός, σε σπηλιές και σε σημαντικά βάθη.

Υπέρηχος - ηχητικά κύματα με συχνότητα άνω των 20 χιλιάδων Hertz v, Hz Υπέρηχος Ήχος Υπέρηχος Υπερήχος

Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται από πολλά ζώα για να επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ηχοεντοπισμό: σκύλοι, δελφίνια, φάλαινες, νυχτερίδες, ορισμένα είδη εντόμων και πτηνών. Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται από πολλά ζώα για να επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ηχοεντοπισμό: σκύλοι, δελφίνια, φάλαινες, νυχτερίδες, ορισμένα είδη εντόμων και πτηνών.

Οι νυχτερίδες που χρησιμοποιούν ηχοεντοπισμό για πλοήγηση τη νύχτα εκπέμπουν σήματα εξαιρετικά υψηλής έντασης από το στόμα ή τη μύτη τους. Τα ηχητικά κύματα αντανακλώνται από τα γύρω αντικείμενα, σκιαγραφώντας το περίγραμμά τους, και οι νυχτερίδες τα πιάνουν με τα αυτιά τους και αντιλαμβάνονται την ηχητική εικόνα του γύρω κόσμου. Οι νυχτερίδες που χρησιμοποιούν ηχοεντοπισμό για πλοήγηση τη νύχτα εκπέμπουν σήματα εξαιρετικά υψηλής έντασης από το στόμα ή τη μύτη τους. Τα ηχητικά κύματα αντανακλώνται από τα γύρω αντικείμενα, σκιαγραφώντας το περίγραμμά τους, και οι νυχτερίδες τα πιάνουν με τα αυτιά τους και αντιλαμβάνονται την ηχητική εικόνα του γύρω κόσμου.

Σκόροι από την οικογένεια της αρκούδας έχουν αναπτύξει μια γεννήτρια υπερήχων που «χτυπά τα ίχνη» των νυχτερίδων που κυνηγούν αυτά τα έντομα. Σκόροι από την οικογένεια της αρκούδας έχουν αναπτύξει μια γεννήτρια υπερήχων που «χτυπά τα ίχνη» των νυχτερίδων που κυνηγούν αυτά τα έντομα.

Τα δελφίνια διαπρέπουν στην τέχνη της ηχοεντοπισμού. Οι εξελιγμένοι εγκέφαλοι αυτών των ζώων είναι σε θέση να αναλύουν με ακρίβεια τα δεδομένα που λαμβάνονται με ηχοεντοπισμό και να τα παρουσιάζουν σε τρισδιάστατη μορφή. Είναι ενδιαφέρον ότι τα δελφίνια όχι μόνο «βλέπουν» χώρο και αντικείμενα στο διάστημα με τη βοήθεια υπερήχων, αλλά είναι επίσης σε θέση να προσδιορίσουν το βάρος των αντικειμένων ή των ζώων, το μέγεθός τους και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά. Τα δελφίνια διαπρέπουν στην τέχνη της ηχοεντοπισμού. Οι εξελιγμένοι εγκέφαλοι αυτών των ζώων είναι σε θέση να αναλύουν με ακρίβεια τα δεδομένα που λαμβάνονται με ηχοεντοπισμό και να τα παρουσιάζουν σε τρισδιάστατη μορφή. Είναι ενδιαφέρον ότι τα δελφίνια όχι μόνο «βλέπουν» χώρο και αντικείμενα στο διάστημα με τη βοήθεια υπερήχων, αλλά είναι επίσης σε θέση να προσδιορίσουν το βάρος των αντικειμένων ή των ζώων, το μέγεθός τους και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά.