Ultrahang a természetben és a technikában. Összegzés: Ultrahangok a természetben. Az érintés segít a denevéreknek elkerülni az akadályokat

Hang jellemző. Ultrahang. Az ultrahang használata. Ultrahang a természetben. Az ultrahang diagnosztikai alkalmazása az orvostudományban (ultrahang). Az ultrahang használata a kozmetológiában. Fémvágás ultrahanggal. Keverékek készítése ultrahang segítségével. Az ultrahang használata a biológiában. Ultrahang használata a tisztításhoz.

	BEVEZETÉS
	Történeti hivatkozás
	Hang jellemző
	Ultrahang
	Ultrahang alkalmazása
	Ultrahang a természetben
	Az ultrahang diagnosztikai alkalmazása az orvostudományban (ultrahang)
	Az ultrahang használata a kozmetológiában
	Fémvágás ultrahanggal
	Keverékek készítése ultrahang segítségével
	Az ultrahang használata a biológiában
	Ultrahang használata a tisztításhoz
	Az ultrahang alkalmazása a hibafeltárásban
4.10	Ultrahangos hegesztés
	Bibliográfia
	MELLÉKLETEK
	1. FÜGGELÉK – Hang hatása a homokra
	2. FÜGGELÉK – A hangerőtől függő hullámforma

Bevezetés

A hang fizikai jelenség, amely mechanikai rezgések terjedése rugalmas hullámok formájában szilárd, folyékony vagy gáznemű közegben. Szűk értelemben a hang ezeket a rezgéseket jelenti, az állatok és az emberek érzékszervei általi észlelésükhöz kapcsolódóan.

Az átlagember a 16-20 Hz és 15-20 kHz közötti frekvenciatartományban képes hallani a hangrezgéseket. Az emberi hallástartomány alatti hangot infrahangnak nevezzük; magasabb: 1 GHz-ig - ultrahang, 1 GHz-től - hiperszonikus. A hang hangereje komplex módon függ az effektív hangnyomástól, frekvenciától és a rezgés formájától, a hangmagasság pedig nemcsak a frekvenciától, hanem a hangnyomás nagyságától is.Mint minden hullám, a hang is a frekvenciák amplitúdója és spektruma jellemzi.A hangterjedés folyamatát is A híres angol tudós, Issac Newton tette először ezt a feltételezést.

1 Történelmi háttér

Az első akusztikai megfigyeléseket a Kr.e. VI. században végezték. Pythagoras kapcsolatot teremtett a hangmagasság és a hangot adó húr vagy cső hossza között. A IV században. IDŐSZÁMÍTÁSUNK ELŐTT. Arisztotelész volt az első, aki helyesen elképzelte, hogyan terjed a hang a levegőben. Elmondta, hogy a hangzó test a levegő összenyomódását és megritkulását okozza, és a visszhangot az akadályokról érkező hang visszaverődésével magyarázta. A 15. században Leonardo da Vinci megfogalmazta a hanghullámok különböző forrásoktól való függetlenségének elvét.

1660-ban Robert Boyle kísérletei során bebizonyosodott, hogy a levegő hangvezető (a hang nem terjed vákuumban). Megjelent Joseph Saver akusztikáról szóló emlékirata, a Párizsi Tudományos Akadémia kiadásában. Saver ezekben az emlékiratokban egy olyan jelenséget vesz figyelembe, amelyet az orgonatervezők jól ismernek: ha egy orgona két sípja egyszerre két hangot ad ki, csak kismértékben eltérő magasságban, akkor a dobpergésekhez hasonló periodikus hangerősítések hallhatók. Saver ezt a jelenséget a két hang rezgésének periodikus egybeesésével magyarázta. Ha például a két hang közül az egyik másodpercenként 32, a másik 40 rezgésnek felel meg, akkor az első hang negyedik rezgésének vége egybeesik a második hang ötödik rezgésének végével, és így a hang felerősödik. Végül Saver volt az első, aki megpróbálta meghatározni a rezgések hangként való érzékelésének határát: az alacsony hangoknál másodpercenként 25, a magas hangoknál pedig 12 800 rezgésnél jelölte meg a határt.

Aztán Newton, Saver e kísérleti munkái alapján, megadta a hang hullámhosszának első számítását, és arra a következtetésre jutott, amely ma már jól ismert a fizikában, hogy bármely nyitott cső esetében a kibocsátott hang hullámhossza megegyezik a hossz kétszeresével. a cső. „És ezek a legfontosabb hangjelenségek.” Saver kísérleti tanulmányait követően Brooke Taylor angol matematikus 1715-ben kezdett matematikailag foglalkozni az oszcilláló húr problémájával, megalapozva ezzel a szó megfelelő értelmében vett matematikai fizikát. Sikerült kiszámítania egy húr rezgésszámának hosszától, súlyától, feszültségétől és a gravitációból adódó gyorsulás helyi értékétől való függését.

A visszhang – egy meglehetősen szeszélyes jelenség – tulajdonképpeni magyarázata szintén Chladnié, legalábbis jelentős részben. Tartozunk neki a hang hallhatóságának felső határának új kísérleti meghatározásával, amely másodpercenként 20 000 rezgésnek felel meg. Ezek a fizikusok által eddig sokszor megismételt mérések nagyon szubjektívek, és a hang intenzitásától és természetétől függenek. De különösen ismertek Chladni 1787-es kísérletei a lemezek rezgésének tanulmányozására, amelyek során gyönyörű "akusztikus figurák" alakulnak ki, amelyek Chladni figurák nevét viselik, és egy vibráló lemez homokkal megszórásával keletkeznek. Ezek a kísérleti vizsgálatok új problémát vetettek fel a matematikai fizikában – a membránrezgések problémáját.

A 18. században számos más akusztikai jelenséget is vizsgáltak (hangterjedés sebessége szilárd és gázokban, rezonancia, kombinációs hangok stb.). Mindegyiket egy oszcilláló test részeinek mozgásával magyarázták, és a közeg részecskéinek mozgásával, amelyben a hang terjed. Más szavakkal, minden akusztikai jelenséget mechanikai folyamatként magyaráztak.

1787-ben Chladni, a kísérleti akusztika megalapítója felfedezte a húrok, lemezek, hangvillák és harangok hosszanti rezgését. Ő volt az első, aki pontosan megmérte a hanghullámok terjedési sebességét különböző gázokban. Bebizonyította, hogy a hang a szilárd testekben nem azonnal, hanem véges sebességgel terjed, és 1796-ban meghatározta a hanghullámok sebességét szilárd testekben a levegőben lévő hanghoz viszonyítva. Számos hangszert feltalált. 1802-ben megjelent Ernest Chladni "Akusztika" című munkája, ahol szisztematikusan bemutatta az akusztikát.

Chladni után Jean Baptiste Biot francia tudós 1809-ben mérte meg a hangsebességet szilárd testekben.

1800-ban Thomas Jung angol tudós felfedezte a hang interferencia jelenségét, és megállapította a hullámok szuperpozíciójának elvét.

1816-ban Pierre Simon Laplace francia fizikus kidolgozta a gázok hangsebességének képletét. 1842-ben Christian Doppler osztrák fizikus javasolta a relatív mozgás hatását a hangmagasságra (Doppler-effektus).

A Doppler-effektus a vevő által rögzített frekvencia és hullámhossz változás, amelyet a forrás mozgása és/vagy a vevő mozgása okoz. A hatást K. Doppler osztrák fizikusról nevezték el.

1845-ben pedig Bays-Bullot kísérleti úton felfedezte az akusztikus hullámok Doppler-effektusát.

1877-ben Thomas Alva Edison amerikai tudós feltalált egy hangrögzítésre és -visszaadásra szolgáló eszközt, amelyet később 1889-ben maga is továbbfejlesztett. Az általa kitalált hangrögzítési módszert mechanikusnak nevezték. 1880-ban francia tudósok, Pierre és Paul Curie testvérek olyan felfedezést tettek, amely az akusztika szempontjából nagyon fontosnak bizonyult. Azt találták, hogy ha egy kvarckristályt mindkét oldalról összenyomnak, elektromos töltések jelennek meg a kristálylapokon. Ez a tulajdonság egy piezoelektromos effektus az ember számára nem hallható ultrahang észlelésére. És fordítva, ha váltakozó elektromos feszültséget kapcsolunk a kristály szélére, akkor az oszcillálni kezd, összehúzódik és kioldódik.

2 Hangjellemzők

2.1 kötet

A hangerő az a teljesítményszint, amely arányos az audiojel amplitúdójával. A hangerőt decibelben mérik, és dB-lel jelölik. Alexander Graham Bellről elnevezett mértékegység. Hangnyomásszintek különböző forrásokhoz:

Egy pisztolylövés több lépés távolságból - 140 dB.

Fájdalomküszöb - 130 dB.

Sugárhajtómű (a repülőgép kabinjában) - 80 dB.

Csendes beszélgetés - 70 dB.

Susogás egy csendes szobában - 40 dB.

Zaj egy stúdióban - 30 dB.

Hallásküszöb - 0 dB.

2.2 Gyakoriság

Frekvencia (magasság) - a teljes rezgések száma egységnyi idő alatt (mértékegység - Hertz). Minél magasabb a frekvencia, annál magasabb a hang.

2.3 Hangszín

A hangszín olyan hang, amelyben különböző frekvenciájú és amplitúdójú rezgések vannak jelen. A fő hang határozza meg a hangmagasságot, a felhangok, bizonyos arányokban egymásra helyezve, egy adott színt - hangszínt adnak a hangnak.

Azt mondhatjuk, hogy a hangszínt az egyes felharmonikusok amplitúdóinak nagysága határozza meg (azaz függ a magasabb harmonikusok számától és amplitúdóik arányától az alapharmonikus amplitúdójához, és nem függ a felharmonikusok fázisaitól magasabb harmonikusok). Időtartam (duration) - az az idő, amely alatt a jól hallható hang abszolút csendbe megy át.

3 Ultrahang

Ultrahang - az emberi fül által érzékeltnél magasabb frekvenciájú hanghullámok, általában ultrahang alatt 20 000 Hertz feletti frekvenciát jelentenek.

Bár az ultrahang létezése régóta ismert, gyakorlati alkalmazása meglehetősen fiatal. Napjainkban az ultrahangot széles körben alkalmazzák különféle fizikai és technológiai módszerekben. Tehát egy közegben a hangterjedés sebessége alapján lehet megítélni annak fizikai jellemzőit. Az ultrahangfrekvenciás sebességmérésekkel nagyon kis hibákkal lehet meghatározni például a gyors folyamatok adiabatikus jellemzőit, a gázok fajlagos hőkapacitásának értékeit, a szilárd anyagok rugalmassági állandóit.

Az iparban és a biológiában használt ultrahang rezgések frekvenciája több tíz kHz-től néhány MHz-ig terjed. A nagyfrekvenciás rezgéseket általában piezokerámia átalakítók, például bárium-titanit segítségével hozzák létre. Azokban az esetekben, amikor az ultrahang rezgések ereje elsődleges fontosságú, általában mechanikus ultrahangforrásokat alkalmaznak. Kezdetben minden ultrahanghullámot mechanikusan vettek (hangvillák, sípok, szirénák).

A természetben az ultrahang számos természetes zaj összetevőjeként (szél, vízesés, eső zajában, tengeri hullámok által görgetett kavicsok zajában, villámkisüléseket kísérő hangokban stb.) és a hangok között is előfordul. az állatvilágból. Egyes állatok ultrahanghullámokat használnak az akadályok észlelésére, az űrben való tájékozódásra és a kommunikációra (bálnák, delfinek, denevérek, rágcsálók, tarsírok).

Az ultrahangsugárzók két nagy csoportba sorolhatók. Az elsőbe tartoznak a kibocsátók-generátorok; a bennük lévő rezgések az állandó áramlás útjában lévő akadályok - gáz- vagy folyadéksugár - miatt gerjesztődnek. Az emitterek második csoportja az elektroakusztikus átalakítók; az elektromos feszültség vagy áram már meghatározott ingadozásait szilárd test mechanikai rezgésére alakítják át, amely akusztikus hullámokat bocsát ki a környezetbe.

4 Ultrahang alkalmazása

4.1 Ultrahang a természetben

Az éjszakai tájékozódáshoz echolokációt használó denevérek rendkívül nagy intenzitású jeleket bocsátanak ki a szájukon (Vespertilionidae) vagy egy parabola tükör alakú orrnyíláson (Rhinolophidae) keresztül. Az állat fejétől 1-5 cm távolságra az ultrahangnyomás eléri a 60 mbar-t, vagyis megfelel a légkalapács által keltett hangnyomásnak az általunk hallott frekvenciatartományban. A denevérek csak 0,001 mbar nyomáson képesek érzékelni jeleik visszhangját, vagyis 10 000-szer kisebb nyomáson, mint a kibocsátott jelek. Ebben az esetben a denevérek repülés közben még akkor is megkerülhetik az akadályokat, ha 20 mbar nyomású ultrahang-interferenciát helyeznek a visszhangjelekre. Ennek a nagy zajérzékenységnek a mechanizmusa még mindig ismeretlen. Amikor a denevérek objektumokat lokalizálnak, például függőlegesen megfeszített, mindössze 0,005-0,008 mm átmérőjű szálakat 20 cm távolságban (a szárnyfesztávolság fele), az időeltolódás és a kibocsátott és visszavert jelek közötti intenzitáskülönbség döntő szerepet játszik. . A patkódenevérek egy füllel is tudnak navigálni (monó), amit nagyban megkönnyítenek a nagy, folyamatosan mozgó fülkagylók. Képesek akár a Doppler-effektusból adódó frekvenciaeltolódást is kompenzálni a kibocsátott és visszavert jelek között (a tárgy megközelítésekor a visszhang frekvenciája nagyobb, mint a kiküldött jel). Azáltal, hogy repülés közben csökkentik a visszhangfrekvenciát, hogy a visszavert ultrahang frekvenciája a „hallóközpontjaik” maximális érzékenységi területén maradjon, meghatározhatják saját mozgásuk sebességét.

A medvék családjába tartozó lepkék kifejlesztettek egy ultrahangos zajgenerátort, amely „leüti a nyomát” az ezeket a rovarokat üldöző denevéreknek.

Az echolokációt madarak – kövér éjfélék vagy guajaro – navigációjára is használják. Latin-Amerika hegyi barlangjaiban élnek – az északnyugati Panamától a déli Peruig és a keleti Suriname-ig. A koromsötétben élve a kövér éjfélék azonban alkalmazkodtak ahhoz, hogy mesterien repüljenek át a barlangokon. Halk kattanó hangokat bocsátanak ki, amelyeket az emberi fül is érzékel (frekvenciájuk körülbelül 7000 Hertz). Minden kattintás egy-két ezredmásodpercig tart. A kattanás hangja visszaverődik a tömlöc falairól, különféle párkányokról és akadályokról, és a madár érzékeny hallása is érzékeli.

A cetfélék ultrahangos echolokációt alkalmaznak a vízben.

4.2 Az ultrahang diagnosztikai alkalmazása az orvostudományban (ultrahang)

Az ultrahangnak az emberi lágyszövetekben való jó terjedése, a röntgensugárzáshoz viszonyított relatív ártalmatlansága és a mágneses rezonancia képalkotáshoz viszonyított könnyű használhatósága miatt az ultrahangot széles körben használják az emberi belső szervek állapotának megjelenítésére, különösen a hasüregben. és a medenceüreg.

Az ultrahang terápiás felhasználása az orvostudományban

Az ultrahangot a diagnosztikai célú széles körben elterjedt alkalmazása mellett a gyógyászatban (beleértve a regeneratív gyógyászatot is) kezelési eszközként alkalmazzák.

Az ultrahangnak a következő hatásai vannak:

gyulladáscsökkentő, felszívódó hatás;

fájdalomcsillapító, görcsoldó hatások;

kavitáció a bőr permeabilitásának fokozása.

A fonoforézis egy kombinált kezelési módszer, amelynek során a szövetre terápiás anyagot (gyógyszereket és természetes eredetű anyagokat egyaránt) visznek fel a szokásos ultrahang-emissziós gél helyett (például ultrahangban). Feltételezhető, hogy az ultrahang segít a terápiás anyagnak mélyebben behatolni a szövetekbe.

4.3 Az ultrahang alkalmazása a kozmetológiában

A bőrsejtek regenerálására, anyagcseréjük serkentésére olyan multifunkcionális kozmetológiai eszközöket használnak, amelyek 1 MHz frekvenciájú ultrahang rezgéseket generálnak. Ultrahang segítségével a sejtek mikromasszázsát végezzük, javul a vér mikrocirkulációja és a nyirokelvezetés. Ennek eredményeként a bőr, a bőr alatti szövetek és az izmok tónusa emelkedik. Az ultrahangos masszázs elősegíti a biológiailag aktív anyagok felszabadulását, megszünteti az izomgörcsöt, melynek hatására a ráncok kisimulnak, az arc- és testszövetek megfeszülnek. Az ultrahang segítségével a kozmetikumok és gyógyszerek legmélyebb befecskendezése, valamint a méreganyagok eltávolítása és a sejtek tisztítása történik.

4.4 Fémvágás ultrahanggal

A hagyományos fémvágó gépeken nem lehet keskeny, összetett lyukat fúrni egy fémrészbe, például ötágú csillag formájában. Ultrahang segítségével lehetséges, a magnetostrikciós vibrátor bármilyen alakú lyukat tud fúrni. Az ultrahangos véső teljesen helyettesíti a marógépet. Ezenkívül egy ilyen véső sokkal könnyebb, mint egy marógép, és olcsóbban és gyorsabban képes megmunkálni a fém alkatrészeket, mint egy marógép.

Ultrahanggal még csavarmeneteket is készíthet fém alkatrészekben, üvegben, rubinban vagy gyémántban. Általában a szálat először puha fémből készítik, majd az alkatrészt megkeményítik. Ultrahangos gépen a menetek már edzett fémből és a legkeményebb ötvözetekből is készíthetők. Ugyanez a helyzet a bélyegekkel. A bélyegzőt általában a gondos kidolgozás után keményítik meg. Ultrahangos gépen a legbonyolultabb feldolgozást csiszolóanyag (smirgli, korundpor) végzi ultrahanghullám területén. Az ultrahang térben folyamatosan vibrál, a szilárd por részecskéi belevágnak a feldolgozott ötvözetbe, és a fúrófejével megegyező alakú lyukat vágnak.

4.5 Keverékek készítése ultrahang segítségével

Az ultrahangot széles körben használják homogén keverékek készítésére (homogenizálás). Limus és Wood amerikai tudósok még 1927-ben felfedezték, hogy ha két egymással nem elegyedő folyadékot (például olajat és vizet) öntenek egy főzőpohárba, és ultrahangnak teszik ki, akkor a főzőpohárban emulzió, azaz finom olajszuszpenzió képződik a főzőpohárban. víz. Az ilyen emulziók fontos szerepet játszanak a modern iparban, ezek a következők: lakkok, festékek, gyógyszerek, kozmetikumok.

4.6 Az ultrahang alkalmazása a biológiában

Az ultrahang azon képessége, hogy megtöri a sejtmembránokat, alkalmazásra talált a biológiai kutatásokban, például amikor el kell választani a sejtet az enzimektől. Az ultrahangot intracelluláris struktúrák, például mitokondriumok és kloroplasztiszok elpusztítására is használják, hogy tanulmányozzák szerkezetük és működésük kapcsolatát. Az ultrahang másik alkalmazása a biológiában a mutációkat indukáló képességével kapcsolatos. Az oxfordi kutatások kimutatták, hogy még az alacsony intenzitású ultrahang is károsíthatja a DNS-molekulát. A mutációk mesterségesen célzott létrehozása fontos szerepet játszik a növénynemesítésben. Az ultrahang legfőbb előnye más mutagénekkel (röntgen, ultraibolya sugárzás) szemben, hogy rendkívül könnyű vele dolgozni.

4.7 Ultrahang használata tisztításhoz

Az ultrahang mechanikai tisztításra való alkalmazása azon alapul, hogy a hatása alatt álló folyadékban különféle nemlineáris hatások lépnek fel. Ide tartozik a kavitáció, az akusztikus áramlatok és a hangnyomás. A fő szerepet a kavitáció játssza. A szennyezés közelében megjelenő és összeomló buborékok elpusztítják őket. Ezt a hatást kavitációs eróziónak nevezik. Az ilyen célokra használt ultrahang alacsony frekvenciájú és megnövelt teljesítményű.

Laboratóriumi és ipari körülmények között oldószerrel (vízzel, alkohollal stb.) töltött ultrahangos fürdőket használnak apró alkatrészek, edények mosogatására. Néha segítségükkel még a gyökérnövényeket (burgonya, sárgarépa, cékla stb.) is lemossák a talajrészecskékről.

A mindennapi életben a textíliák mosásához speciális, ultrahangot kibocsátó eszközöket használnak, külön edénybe helyezve.

4.8 Az ultrahang használata echolokációban

A halászipar ultrahangos echolokációt használ a halrajok észlelésére. Az ultrahanghullámok visszaverődnek a halrajokról, és korábban érkeznek meg az ultrahangvevőhöz, mint a fenékről visszaverődő ultrahanghullámok.

Az autókban ultrahangos parkolóérzékelőket használnak.

Ultrahang alkalmazása áramlásmérésben

Az ultrahangos áramlásmérőket az 1960-as évek óta használják az iparban a víz és a hőhordozó áramlásának és mérésének szabályozására.

4.9 Ultrahang alkalmazása hibafelismerésben

Az ultrahang bizonyos anyagokban jól terjed, így az ezekből az anyagokból készült termékek ultrahangos hibafelderítésére is alkalmas. Az utóbbi időben fejlődik az ultrahangos mikroszkópia iránya, amely lehetővé teszi egy anyag felszín alatti rétegének jó felbontású vizsgálatát.

4.10 Ultrahangos hegesztés

Ultrahangos hegesztés - ultrahangos rezgések hatására végzett nyomásos hegesztés. Ezt a fajta hegesztést nehezen melegíthető alkatrészek összeillesztésére használják, különböző fémek, fémek erős oxidfilmekkel (alumínium, rozsdamentes acél, permalloy mágneses áramkörök stb.) összekapcsolásakor, integrált mikroáramkörök gyártása során.

Bibliográfia

Internet:

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

melléklet 1. sz

Hang hatása a homokra

2. függelék

A hullám típusa a hangerőtől függően

És más művek is, amelyek érdekelhetik Önt
32930.		A filozófiai tudás fő sajátossága	12,54 KB
	A filozófiai tudás fő sajátossága kettősségében rejlik, hiszen: sok közös vonása van a tudományos ismeretekkel, témával, módszereivel, logikai és fogalmi apparátusával; ez azonban nem tudományos ismeret a legtisztább formájában. A filozófia tárgya tágabb, mint bármely konkrét tudomány kutatásának tárgya, a filozófia általánosít más tudományokat integrál, de nem veszi fel azokat nem foglalja magában az összes tudományos ismeretet nem áll felette .; rendkívül általános elméleti jellegű; alapvető alapvető gondolatokat és fogalmakat tartalmaz, amelyek más ...

Az akusztika fejlődésével a 19. század végén felfedezték az ultrahangot, ezzel egy időben kezdődtek meg az ultrahang első vizsgálatai is, de alkalmazásának alapjait csak a 20. század első harmadában fektették le.

Az ultrahang és tulajdonságai

A természetben az ultrahang számos természetes zaj összetevőjeként megtalálható: szélzajban, vízesésekben, esőben, a szörfözés során felgöngyölített tengeri kavicsokban, villámkisülésekben. Sok emlős, például macskák és kutyák képesek akár 100 kHz-es ultrahang érzékelésére, a denevérek, éjszakai rovarok és tengeri állatok helymeghatározási képességei mindenki számára jól ismertek.

Ultrahang- az emberi fül számára hallható frekvenciatartomány feletti mechanikai rezgések (általában 20 kHz). Az ultrahangos rezgések hullámformában terjednek, hasonlóan a fény terjedéséhez. Azonban a fényhullámokkal ellentétben, amelyek vákuumban terjedhetnek, az ultrahanghoz rugalmas közegre van szükség, például gázra, folyadékra vagy szilárd anyagra.

A hullám fő paraméterei a hullámhossz, a frekvencia és a periódus. Az ultrahanghullámok természetüknél fogva nem különböznek a hallható tartomány hullámaitól, és ugyanazoknak a fizikai törvényeknek engedelmeskednek. Az ultrahangnak azonban sajátos jellemzői vannak, amelyek meghatározták széles körű alkalmazását a tudományban és a technológiában. Íme a főbbek:

• 1. Kis hullámhossz. A legalacsonyabb ultrahang-tartományban a hullámhossz a legtöbb közegben nem haladja meg a néhány centimétert. A rövid hullámhossz határozza meg az ultrahanghullámok sugárterjedését. A kibocsátó közelében az ultrahang az emitter méretéhez közeli méretű nyalábok formájában terjed. Amikor egy közegben inhomogenitásba ütközik, az ultrahangsugár fénysugárként viselkedik, visszaverődést, törést, szóródást tapasztal, ami lehetővé teszi, hogy optikailag átlátszatlan közegben hangképeket alkossunk tisztán optikai effektusok (fókuszálás, diffrakció stb.) segítségével.
• 2. Rövid oszcillációs periódus, amely lehetővé teszi az ultrahang impulzusok formájában történő kibocsátását és a közegben terjedő jelek pontos idő szerinti kiválasztását.

A rezgési energia nagy értékeinek kis amplitúdójú elérésének lehetősége, mivel a rezgési energia arányos a frekvencia négyzetével. Ez lehetővé teszi nagy energiaszintű ultrahangsugarak és mezők létrehozását anélkül, hogy nagy méretű berendezésekre lenne szükség.

Az ultrahang térben jelentős akusztikus áramok alakulnak ki. Ezért az ultrahang környezetre gyakorolt ​​hatása specifikus hatásokat generál: fizikai, kémiai, biológiai és orvosi hatásokat. Ilyen például a kavitáció, a hangkapilláris hatás, a diszperzió, az emulgeálás, a gáztalanítás, a fertőtlenítés, a helyi fűtés és még sok más.

A vezető hatalmak - Anglia és Franciaország - haditengerészeti flottájának igényei a tengermélység feltárására számos tudós érdeklődését felkeltették az akusztika területén, tk. ez az egyetlen jeltípus, amely messzire képes eljutni a vízben. Így 1826-ban Colladon francia tudós meghatározta a hangsebességet a vízben. Az Egyesült Államokban 1838-ban használták először a hangot a tengerfenék profiljának meghatározására távírókábel lefektetése céljából. A kísérlet eredménye csalódást okozott. A harang hangja túl gyenge visszhangot adott, szinte hallhatatlanul a tenger többi hangja között. A magasabb frekvenciák tartományába kellett menni, lehetővé téve az irányított hangnyalábok létrehozását.

Az első ultrahang generátort 1883-ban az angol Francis Galton készítette. Az ultrahang úgy jött létre, mint egy síp a kés élén, amikor megfújják. Az ilyen pont szerepét Galton sípjában egy éles szélű henger játszotta. A henger szélével megegyező átmérőjű gyűrű alakú fúvókán keresztül nyomás alatt kilépő levegő vagy egyéb gáz a henger peremébe futott, és nagyfrekvenciás rezgések léptek fel. A sípot hidrogénnel fújva akár 170 kHz-es rezgéseket lehetett elérni.

1880-ban Pierre és Jacques Curie döntő felfedezést tett az ultrahang technológia terén. A Curie fivérek észrevették, hogy amikor nyomást gyakorolnak a kvarckristályokra, elektromos töltés keletkezik, amely egyenesen arányos a kristályra kifejtett erővel. Ezt a jelenséget "piezoelektromosságnak" nevezték el, a görög szóból, ami "nyomni". Ráadásul az ellentétes piezoelektromos hatást is kimutatták, ami akkor nyilvánult meg, amikor egy gyorsan változó elektromos potenciált alkalmaztak a kristályon, ami rezgésbe hozták. Mostantól megjelent a kis méretű emitterek és ultrahang vevőkészülékek gyártásának műszaki lehetősége.

A "Titanic" halála jéghegygel való ütközés következtében, új fegyverek elleni küzdelem szükségessége - a tengeralattjárók megkövetelték az ultrahangos hidroakusztika gyors fejlődését. 1914-ben a francia fizikus, Paul Langevin a tehetséges orosz emigráns tudós Konsztantyin Vasziljevics Shilovskyval együtt először kifejlesztett egy ultrahang-kibocsátóból és egy hidrofonból álló szonárt - a piezoelektromos hatáson alapuló ultrahangos rezgések vevőjét. Hanglokátor Langevin - Shilovsky volt az első ultrahangos készülék gyakorlatban alkalmazzák. Ugyanakkor az orosz tudós, S.Ya.Sokolov kidolgozta az ultrahangos hibafelismerés alapjait az iparban. 1937-ben a német pszichiáter, Karl Dussik fizikus testvérével, Friedrich-lel együtt először használt ultrahangot agydaganatok kimutatására, de az általuk kapott eredmények megbízhatatlanok voltak. Az orvosi gyakorlatban az ultrahangot először csak az 1950-es években alkalmazták az Egyesült Államokban.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Azok a hallgatók, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik tanulmányaikban és munkájuk során használják fel a tudásbázist, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Közzétéve: http://www.allbest.ru/

Bevezetés

1. Ultrahangok a természetben

2. Visszhangkeresés

3. Természetes szonárok típusai

4. Az érzés segít a denevéreknek elkerülni az akadályokat

5. Horgászdenevérek

6. És a denevérek tévednek

7. Üvöltések a mélyben

8. Vízi elefánt radar

Következtetés

Irodalom

Bevezetés

Az echolokáció felfedezése Lazaro Spallanzani olasz természettudós nevéhez fűződik. Felhívta a figyelmet arra, hogy a denevérek szabadon repülnek egy teljesen sötét szobában (ahol még a baglyok is tehetetlenek), anélkül, hogy tárgyakat érintenének. Tapasztalatai szerint több állatot megvakított, azonban ezek után is egy szinten repültek a látókkal. Spallanzani kollégája, J. Jurin végzett egy másik kísérletet, amelyben viasszal takarta el a denevérek fülét – az állatok minden tárgyba ütköztek. Ebből a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a denevéreket a hallás irányítja. Ezt az ötletet azonban a kortársak kinevették, hiszen ennél többet nem lehetett mondani - ekkor még nem lehetett rövid ultrahangjeleket rögzíteni.

A denevérekben az aktív hangelhelyezés ötletét először 1912-ben H. Maxim vetette fel. Feltételezte, hogy a denevérek szárnyaikkal 15 Hz-es frekvencián csapkodva generálnak alacsony frekvenciájú visszhangjeleket.

Az ultrahangot 1920-ban találta ki az angol H. Hartridge, aki megismételte Spallanzani kísérleteit. Ezt 1938-ban megerősítették D. Griffin bioakusztikusnak és G. Pearce fizikusnak köszönhetően. Griffin az echolocation nevet javasolta (a radar analógiájára), hogy utaljon arra, ahogy a denevérek ultrahang segítségével tájékozódnak.

1. Ultrahangok a természetben

Az elmúlt tíz-tizenöt évben a biofizikusok elképedve tapasztalták, hogy a természet láthatóan nem volt túl fukar, amikor gyermekeit szonárokkal ruházta fel. A denevérektől a delfinekig, a delfinektől a halakig, madarak, patkányok, egerek, majmok, tengerimalacok, bogarak, a kutatók mozogtak készülékeikkel, mindenhol ultrahangot észleltek.

Kiderült, hogy sok madár van felfegyverkezve visszhangjelzővel. A köd és a sötétség által repülésbe került nyakkendős lile, fürtös, baglyok és néhány énekesmadarak hanghullámok segítségével cserkészik az utat. Kiabálva "tapintják" a talajt, és a visszhang természetéből adódóan megismerik a repülési magasságot, az akadályok közelségét és a terepet.

Nyilvánvalóan visszhangosítás céljából alacsony frekvenciájú (20-80 kilohertz) ultrahangot bocsátanak ki más állatok - tengerimalacok, patkányok, erszényes repülő mókusok és még néhány dél-amerikai majm is.

A kísérleti laboratóriumokban az egerek és a cickányok gyorsszárnyú felderítőket – ultrahangokat – küldtek maguk elé, mielőtt elindultak volna a labirintusok sötét sarkain, ahol a memóriájukat tesztelték. Teljes sötétségben tökéletesen megtalálják a lyukakat a földben. És itt a visszhangjelző segít: ezekből a lyukakból nem jön vissza a visszhang!

A kövér éjfélék, vagy ahogy Amerikában guajarók, Peru, Venezuela, Guyana és Trinidad szigetének barlangjaiban élnek. Ha úgy dönt, hogy meglátogatja őket, kérjük, legyen türelmes, és ami a legfontosabb, a lépcsők és az elektromos lámpák. A hegymászás alapjainak némi ismeretére is szükség van, mert az éjfélék a hegyekben fészkelnek, és gyakran meredek sziklákon kell megmászniuk ahhoz, hogy eljussanak hozzájuk.

És amint belépsz a barlangba ezzel a sok felszereléssel, még időben dugd be a füled, mert a fénytől felébresztett madár ezrei esnek le a párkányokról és falakról, és fülsiketítő kiáltással rohannak át a fejed fölött. A madarak nagyok, akár egy méteres szárnyfesztávolságúak, csokoládébarnák, nagy fehér foltokkal. Hadész birodalmának komor barlangjaiban virtuóz manővereiket nézegetve mindenki elámul, és ugyanazt a kérdést teszi fel: hogyan sikerül ezeknek a teljes sötétben repülő tollas trogloditáknak nem ütközniük falakba, mindenféle cseppkövekbe, amelyek támogatják a a kazamaták boltozatai?

Kapcsold le a villanyt és hallgass. Miután egy kicsit repültek, a madarak hamarosan megnyugszanak, abbahagyják a sikoltozást, majd hallani fogja a szárnyak halk csapkodását, és kísérőként egy halk csattanást. Itt a válasz a kérdésedre!

Természetesen a visszhangszondák így működnek. A fülünk is felveszi a jeleiket, mert viszonylag alacsony – körülbelül hét kilohertz – frekvenciájú tartományban szólalnak meg. Minden kattintás egy vagy két ezredmásodpercig tart. Donald Griffin, akit már denevérszonár-kutatóként ismertünk, vattával bedugta néhány guajaro fülét, és kiengedte a sötét terembe. Az éjszakai repülés virtuózai pedig, miután megsüketültek, azonnal „megvakultak”: tehetetlenül belebotlottak a szoba összes tárgyába. Mivel nem hallottak visszhangot, nem tudtak eligazodni a sötétben.

Guajaro barlangokban tölti a napot. Az agyagfészkeiket is rendezik, valahogy a falak párkányára ragasztják. Éjszaka a madarak elhagyják a kazamatát, és odarepülnek, ahol sok gyümölcsfa és pálma található puha, szilvaszerű terméssel. Nyájok ezrei támadják az olajpálma-ültetvényeket is. A gyümölcsöket egészben lenyelik, majd a barlangokba való visszatérés után a csontokat visszaöblítik. Ezért a kazamatákban, ahol a guajaro fészkel, mindig sok fiatal gyümölcs "palánta" van, amelyek azonban gyorsan elpusztulnak: fény nélkül nem tudnak növekedni.

Az újonnan kirepült guajaro csibék hasát vastag zsírréteg borítja. Amikor a fiatal trogloditák körülbelül két hetesek, az emberek fáklyákkal és hosszú pálcákkal jönnek a barlangokba. Elpusztítják a fészkeket, ritka madarak ezreit pusztítják el, és azonnal, a barlangok bejáratánál zsírt olvasztanak belőlük. Jóllehet ennek a zsírnak jó tápértéke van, főként lámpások és lámpák tüzelőanyagaként használják.

Jobban ég, mint a petróleum, és olcsóbb is nála - ez a vélemény a hazájában a madárról, amely a sors gonosz iróniájával arra van ítélve, hogy egész életét sötétben töltse, hogy meghaljon, hogy fényt adjon az ember otthonának. .

Dél-Ázsiában, Indiától Ausztráliáig van egy másik madár, amely szonár segítségével találja meg az utat a fészekig a sötétben. Barlangokban is fészkel (néha azonban sziklákon a szabadban). Ez a híres swift salangana, amelyet minden helyi ínyence jól ismer: fészkéből levest készítenek.

A szalangana így készít fészket: mancsával egy sziklába kapaszkodik, és ragacsos nyállal megken egy követ, bölcső sziluettjét rajzolva rá. Jobbra és balra mozgatja a fejét - a nyál azonnal lefagy, barnás kéreggé változik. A salangana pedig felülről keni be. A fészek falai megnőnek, és kapsz egy kis bölcsőt egy hatalmas sziklán.

Ez a bölcső, azt mondják, nagyon finom. Az emberek magas sziklákra másznak fel, fáklyafénynél másznak fel a barlangok falára, és gyűjtik a sebesfészkeket. Ezután forrásban lévő vízben (vagy csirkehúslevesben!) felforraljuk, és az ínyencek szerint kiváló leves lesz az eredmény.

Nemrég fedezték fel, hogy a swiftletek nem csak a gasztronómusokat, hanem a biofizikusokat is érdeklik: ezek a sötétben repülő madarak akusztikus felderítőket is küldenek maguk elé, amelyek "ropognak, mint egy gyerek óramű játék".

2. Visszhang csapágy

Fizikai szempontból minden hang oszcilláló mozgás, amely rugalmas közegben hullámokban terjed.

Minél több rezgés másodpercenként egy rezgő test (vagy rugalmas közeg), annál magasabb a hang frekvenciája. A legalacsonyabb emberi hang (basszus) rezgési frekvenciája körülbelül másodpercenként nyolcvanszor, vagy ahogy a fizikusok mondják, frekvenciája eléri a nyolcvan hertzet. A legmagasabb hang (például Ima Sumac perui énekes szopránja) körülbelül 1400 hertz.

A természetben és a technikában még magasabb frekvenciájú hangok ismertek - több százezer, sőt millió hertz. A kvarcnak rekordmagas a hangja – akár egymilliárd hertz is! A folyadékban vibráló kvarclemez hangereje 40 ezerszer nagyobb, mint egy repülőgép-hajtómű hangereje. De nem süketülhetünk meg ettől a „pokoli dübörgéstől”, mert nem halljuk. Az emberi fül mindössze tizenhat-húszezer hertz rezgési frekvenciájú hangokat érzékel. A magasabb frekvenciájú akusztikus rezgéseket általában ultrahangnak nevezik, a denevérek hullámként „érzik” környezetüket.

Az ultrahangok a denevér gégéből származnak. Itt sajátos húrok formájában megfeszülnek a hangszálak, amelyek rezegve hangot adnak. A gége végül is felépítésénél fogva egy közönséges síphoz hasonlít: a tüdőből kilélegzett levegő örvényben rohan át rajta - nagyon magas frekvenciájú "síp" fordul elő, akár 150 ezer hertzig (az ember nem hallja) .

A denevér időszakosan blokkolhatja a levegő áramlását. Aztán olyan erővel tör ki, mintha robbanás dobta volna ki. A gégen átáramló levegő nyomása kétszerese a gőzkazánénak. Nem rossz teljesítmény egy 5-20 grammos állattól!

A denevér gégében rövid távú, nagyfrekvenciás hangrezgések gerjesztődnek - ultrahang impulzusok. A másodpercenkénti sebesség 5-60, egyes fajoknál 10-200 impulzus következik. Minden impulzus, "robbanás" mindössze 2-5 ezredmásodpercig tart (patkos denevéreknél 5-10 századmásodperc).

Az audiojel rövidsége nagyon fontos fizikai tényező. Csak ennek köszönhetően lehetséges a pontos visszhang helymeghatározás, vagyis az ultrahangok segítségével történő tájékozódás.

A tizenhét méterre lévő akadályról a visszavert hang körülbelül 0,1 másodperc alatt tér vissza az állathoz. Ha a hangjelzés 0,1 másodpercnél tovább tart, akkor a tizenhét méternél közelebb lévő tárgyakról visszaverődő visszhangját az állat hallószervei a fő hanggal egyidejűleg érzékelik.

De éppen az elküldött jel vége és a visszatérő visszhang első hangjai közötti időintervallumból kap a denevér ösztönösen képet az ultrahangot visszaverő tárgy távolságáról. Ezért olyan rövid a hangimpulzus.

A szovjet tudós, E. Ya. Pumper 1946-ban egy nagyon érdekes feltételezést tett, amely jól megmagyarázza a visszhang helyének fiziológiai természetét. Úgy véli, hogy a denevér minden új hangot azonnal kiad, miután meghallotta az előző jel visszhangját. Így az impulzusok reflexszerűen követik egymást, és a fül által érzékelt visszhang szolgál az őket kiváltó ingerül. Minél közelebb repül a denevér az akadályhoz, annál gyorsabban tér vissza a visszhang, és ezért az állat annál gyakrabban ad ki új visszhangzó "kiáltásokat". Végül, amikor egy akadályhoz közvetlenül közelítünk, a hangimpulzusok rendkívüli gyorsasággal kezdik követni egymást. Ez a veszély jele. A denevér ösztönösen megváltoztatja repülési irányát, elkerülve azt az irányt, ahonnan a visszavert hangok túl gyorsan jönnek.

Valójában a kísérletek kimutatták, hogy a denevérek csak 5-10 ultrahangimpulzust bocsátanak ki másodpercenként a kilövés előtt. Repülés közben 30-ra növelik. Akadályhoz közeledve a hangjelzések még gyorsabban következnek - akár másodpercenként 50-60-szor. Egyes denevérek, miközben éjszakai rovarokra vadásznak, utolérik zsákmányukat, sőt másodpercenként 250 "kiáltást" adnak ki.

A denevér szonár egy nagyon pontos navigációs "eszköz": akár mikroszkopikusan kicsi - mindössze 0,1 milliméter átmérőjű - tárgyat is képes követni!

És csak amikor a kísérletezők 0,07 milliméterre csökkentették a denevérek csapkodó helyiségében kifeszített huzal vastagságát, az állatok elkezdtek nekiütközni.

A denevérek a vezetéktől körülbelül két méterre növelik a visszhangjelző jelek sebességét. Így hát két méterrel arrébb "tapogatják" a "kiáltásaikkal". De az ütő nem változtat azonnal irányt, tovább repül közvetlenül az akadályhoz, és csak néhány centiméterre tőle éles szárnycsapással oldalra fordul.

A természettől felruházott szonárok segítségével a denevérek nemcsak az űrben navigálnak, hanem mindennapi kenyerükre is vadásznak: szúnyogokra, lepkékre és más éjszakai rovarokra.

Egyes kísérletekben az állatokat kénytelenek voltak szúnyogokat fogni egy kis laboratóriumi helyiségben. Lefotózták, lemérték – egyszóval számon tartották, milyen eredményesen vadásznak. Egy óránként hét gramm súlyú denevér egy gramm rovart fogott. Egy másik, mindössze három és fél grammos baba olyan gyorsan nyelte le a szúnyogokat, hogy negyed óra alatt tíz százalékkal "hízott". Minden szúnyog körülbelül 0,002 grammot nyom. Ez azt jelenti, hogy tizenöt percnyi vadászat alatt 175 szúnyogot fogtak el – hat másodpercenként egy szúnyogot! Nagyon lendületes tempó. Griffin azt mondja, ha nem a szonár, a denevér, még egész éjjel tátott szájjal repülve, "véletlenül" elkapott volna egyetlen szúnyogot, majd ha sok szúnyog lenne a környéken.

3. Természetes szonárok típusai

Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy csak az olyan kis rovarevő denevéreknek van természetes szonárjuk, mint a mi denevérünk és denevérünk, valamint a nagy repülő rókáknak és kutyáknak, amelyek rengeteg gyümölcsöt falnak fel a trópusi erdőkben. Lehet, hogy ez így van, de akkor a rozettus kivételt képez, mert az ebbe a nemzetségbe tartozó repülő kutyák szonárral vannak ellátva.

Repülés közben a rozetták állandóan csattogtatják a nyelvüket. A hang a száj sarkainál tör fel, amelyek mindig nyitva vannak a rozettában. A csattanások némileg egyfajta nyelvcsattogásra emlékeztetnek, amihez néha az emberek folyamodnak, amikor elítélnek valamit. A repülő kutya primitív szonárja viszont egészen pontosan működik: több méteres távolságból érzékel egy milliméteres vezetéket.

Kivétel nélkül a Microchiroptera alrendbe tartozó kis denevérek, vagyis a mikrodenevérek visszhangjelzővel vannak felszerelve. De ezeknek az "eszközöknek" a modelljei eltérőek. A közelmúltban a kutatók a természetes szonároknak főként három típusát különböztették meg: suttogó, éneklő és csiripelő, vagy frekvenciamoduláló típust.

A suttogó denevérek Amerika trópusain honosak. Sokan közülük, mint a repülő kutyák, gyümölcsöt esznek. A rovarokat is elkapják, de nem a levegőben, hanem a növények levelein. A visszhangjelzők nagyon rövid és nagyon halk kattanások. Minden hang a másodperc ezredrészéig tart, és nagyon gyenge. Csak nagyon érzékeny készülékek hallják. Néha azonban a suttogó denevérek olyan hangosan "suttognak", hogy az ember meghallja őket. De általában a szonárjuk 150 kilohertzes frekvencián működik.

A híres vámpír is suttogó. Számunkra ismeretlen "varázslatokat" suttogva keresi a kimerült utazókat az Amazonas korhadt erdeiben, és szívja a vérüket. Észrevettük, hogy a kutyákat ritkán harapják meg a vámpírok: egy finom fül előre figyelmezteti őket a vérszívók közeledtére. A kutyák felébrednek és elszaladnak. Végül is a vámpírok csak az alvó állatokat támadják meg. Még ilyen kísérleteket is végeztek. A kutyák kiképezték: amikor meghallották a vámpír "suttogását", azonnal ugatni kezdtek, és felébresztették az embereket. Feltételezik, hogy az amerikai trópusokra irányuló jövőbeni expedíciókat ezek a képzett „vámpírozók” kísérik majd.

Kántálnak a patkós denevérek. Néhányuk hazánk déli részén él - a Krím-félszigeten, a Kaukázusban és Közép-Ázsiában. A patkódenevérek nevét a pofán lévő kinövésekről kapták, bőrpatkó formájában, az orrlyukakat és a szájat körülvevő kettős gyűrűvel. A növedékek nem tétlen díszek: egyfajta kürt, amely keskeny sugárban irányítja a hangjelzéseket abba az irányba, amerre a denevér néz. Általában fejjel lefelé lóg az állat, és elfordulva (majdnem háromszázhatvan fokban!) először jobbra, majd balra, hanggal tapogatja a környezetet. A trópusi patkódenevérek csípőízületei nagyon rugalmasak, így művészi fordulataikat meg tudják tenni. Amint egy szúnyog vagy egy bogár behatol a helymeghatározó területére, az irányadó repülőgép letöri az ágat, és tüzelőanyag, vagyis élelem után indul.

És úgy tűnik, ez a „repülőgép” a fizikusok számára jól ismert Doppler-effektus segítségével még azt is meg tudja határozni, hogy hol repül az étel: közeledik-e a szukához, amelyen a patkófurat lóg, vagy távolodik tőle. . Az üldözési taktika ennek megfelelően változik.

A patkódenevéreket nagyon hosszú (más denevérek "kiáltásaihoz" képest) és monoton hangok vadászatára használják. Minden jel egy tized-huszad másodpercig tart, és hangjának frekvenciája nem változik - mindig száz vagy százhúsz kilohertz.

Ám rendszeres denevéreink és észak-amerikai unokatestvéreik frekvenciamodulált hangokkal visszhangozzák a teret, akárcsak az ember alkotta szonárok legjobb modelljei. A jel hangszíne folyamatosan változik, ami azt jelenti, hogy a visszavert hang magassága is változik. Ez viszont azt jelenti, hogy adott pillanatban a vett visszhang hangmagassága nem egyezik a kiküldött jel hangszínével. A laikusok számára pedig egyértelmű, hogy egy ilyen eszköz nagyban megkönnyíti a visszhangzást.

4 . Az érintés segít a denevéreknek elkerülni az akadályokat

A tudósok szinte egyszerre jutottak el ennek az érdekes problémának a megoldására különböző országokban.

A holland Sven Diygraaf úgy döntött, hogy kipróbálja, vajon a tapintás valóban segít-e a denevéreknek elkerülni az akadályokat. Levágta a szárnyak tapintóidegeit – a műtött állatok jól repültek. Tehát a tapintásnak semmi köze hozzá. Aztán a kísérletvezető megfosztotta a denevéreket a hallástól - azonnal megvakultak.

Diygraaf a következőképpen indokolta: mivel a falak és a tárgyak, amelyekkel a denevérek repülés közben találkoznak, nem adnak ki hangot, ez azt jelenti, hogy maguk az egerek sikoltoznak. Saját hangjuk visszhangja, amely a környező tárgyakról visszaverődik, értesíti az állatokat az úton lévő akadályról.

Diygraaf észrevette, hogy a denevér repülés előtt kinyitotta a száját. Nyilvánvalóan hallhatatlan hangokat ad ki számunkra, "érezve" a környezetüket. Repülés közben a denevérek is kinyitják időnként a szájukat (még akkor is, ha éppen nem rovarokra vadásznak).

Ez a megfigyelés adta Diygraafnak az ötletet a következő kísérlet elvégzésére. Papírsapkát tett az állat fejére. Elöl, mint a lovagi sisak szemellenzője, egy kis ajtó nyílt és záródott a sapkában.

A kupakon zárt ajtós denevér nem tudott repülni, tárgyakba ütközött. Amint a szemellenzőt felemelték egy papírsisakba, az állat átalakult, repülése ismét pontos és magabiztos lett.

Diygraaf 1940-ben tette közzé megfigyeléseit. 1946-ban pedig a szovjet tudós, A. P. Kuzjakin professzor kísérletsorozatba kezdett denevérekkel. Szájukat és fülüket gyurmával takarta be, és messzire kifeszített kötelekkel engedte be a szobába – szinte minden állat nem tudott repülni. A kísérletvezető érdekes tényt állapított meg: a denevérek, akiket először nyitott szemmel engedtek be a próbarepülésbe, "többször és nagy erővel, ahogy az újonnan kifogott madarak csapódtak a befejezetlen ablakok üvegére". Ez a nap folyamán történt. Este egy villanylámpa fényében az egerek már nem ütköztek az üvegbe. Ez azt jelenti, hogy napközben, amikor jól látható, a denevérek jobban bíznak a szemükben, mint más érzékszerveik. Sok kutató azonban hajlamos volt figyelmen kívül hagyni a denevérek látásmódját.

A.P. Kuzyakin professzor folytatta kísérleteit az erdőben. Az állatok - vörös nóták - fejére fekete papírból készült sapkát tett. Az állatok most sem látták, sem nem használhatták akusztikus radarjukat. A denevérek nem mertek repülni az ismeretlenbe, kinyitották szárnyaikat, és ejtőernyőkként ereszkedtek le rájuk a földre. Csak néhány kétségbeesett repült véletlenül. Az eredmény szomorú volt: nekiütköztek a fáknak és a földre estek. Ezután három lyukat vágtak a fekete sapkákba: egyet a szájnak, kettőt a fülnek. Az állatok félelem nélkül repültek. AP Kuzyakin arra a következtetésre jutott, hogy a denevérek hangtájoló szervei "szinte teljesen helyettesíthetik a látást, de a tapintószervek nem játszanak semmilyen szerepet a tájékozódásban, és az állatok nem használják őket repülés közben".

Néhány évvel korábban D. Griffin és R. Galambos amerikai tudósok más módszert alkalmaztak a denevérek titokzatos képességeinek tanulmányozására.

Azzal kezdték, hogy egyszerűen behozták ezeket az állatokat Pierce készülékébe – egy olyan készülékbe, amely képes „hallani” az ultrahangokat. És azonnal világossá vált, hogy a denevérek "sokot sírnak, de szinte mindegyikük az emberi fül küszöbén túli frekvenciatartományba esik" - írta később Donald Griffin.

Griffin és Galambos elektromos berendezések segítségével felfedezhette és vizsgálhatta a denevérek "kiáltásának" fizikai természetét. Azt is megállapították, hogy a kísérleti állatok belső fülébe speciális elektródákat helyeztek, hogy milyen frekvenciájú hangokat érzékelnek hallószerveik.

5 . Horgászdenevérek

A kis vörös denevér csipogását körülbelül kilencven kilohertzes hanggal kezdi, és negyvenöt kilohertzes hanggal fejezi be. Két ezred másodpercig, amíg a "kiáltása" tart, a jel kétszer annyi ideig fut a frekvenciaskálán, mint az emberi fül által érzékelt teljes hangspektrum! Körülbelül ötven hanghullám van a „sikolyban”, de ezek között nincs két egyforma hosszúságú. Minden másodpercben tíz-húsz ilyen frekvenciamodulált "sikoly" hallatszik. Akadályhoz vagy szökő szúnyoghoz közeledve a denevér fokozza a jelzéseit. Most nem 12-t, hanem 200-at csipog másodpercenként.

Griffin ezt írja: "Az egyik praktikus típusú lehallgató berendezésben minden denevér által kibocsátott magas frekvenciájú nyikorgás úgy hangzik, mint a telefon kattanása." Ha ezzel a készülékkel érkezel az erdő szélére, ahol a denevérek szúnyogokra vadásznak, akkor amikor valamelyikük elrepül, a fejhallgatóban egy nem túl elhamarkodott koppanást hallunk a „putt-putt-putt-putt”, „pl. egy régi lusta benzinmotorból".

Ám ekkor a denevér elindult egy molylepke üldözésére, vagy úgy döntött, hogy megvizsgál egy feldobott kavicsot – azonnal "pit-pit-pit-pit-bizzz" kezdett kopogni. Most "a hangok úgy követik egymást, mint egy száguldó motorkerékpár kipufogója".

A moly üldözést érzett, és ügyes manőverekkel próbálta megmenteni az életét. De a denevér nem kevésbé ügyes, bizarr piruetteket ír az égen, megelőzi őt - és a telefonban már nem töredékes kipufogógázok, hanem egy elektromos fűrész monoton zümmögése.

A horgászdenevéreket viszonylag nemrég fedezték fel. Szonárjuk is frekvenciamodulációs típusú. Négy ilyen egérfajt már leírtak. A trópusi Amerikában élnek. Alkonyatkor (és néhányan délután is) kirepülnek prédára és egész éjjel vadászni. Alacsonyan lebegnek a víz felett, hirtelen a vízbe dugják a mancsukat, kirángatják a halat, és azonnal a szájba küldik. A denevérek lábai hosszúak, karmai élesek és görbültek, akárcsak a halászsasnak – tollas vetélytársuknak, csak persze nem olyan nagyok.

Néhány halevő denevért nyúl ajkú denevérnek neveznek. A villás alsó ajak lelóg róluk, és úgy tartják, hogy ezen a csatornán keresztül a tenger felett repkedő egér egyenesen a vízbe irányítja hangjait.

A vízoszlopon áttörve a „csiripelés” visszaverődik a hal úszóhólyagjáról, és visszhangja visszatér a halászhoz. Mivel a hal teste több mint kilencven százalékban víz, szinte nem tükrözi a víz alatti hangokat. De a levegővel töltött úszóhólyag olyan képernyő, amely elég "átlátszatlan" a hanghoz.

Amikor a levegőből hang a vízbe jut, és fordítva, a vízből a levegőbe, energiájának több mint 99,9 százalékát elveszíti. Ezt a fizikusok régóta tudják. Még ha a hang derékszögben éri is a vízfelszínt, energiájának mindössze 0,12 százaléka jut el a víz alatt. Ez azt jelenti, hogy a levegő-víz határon kettős utat megtett denevér jelzéseinek az itt fennálló magas tarifák miatt annyi energiát kell veszíteniük, hogy a hangteljesítmény másfél milliószor gyengébb lesz!

Ezen kívül egyéb veszteségek is lesznek: a hangenergia nem mindegyike verődik vissza a halakról, és nem minden, miután visszakerült a levegőbe, esik a visszhangzó állat fülébe.

Ennyi okoskodás után nehéz elhinni, hogy a levegő-víz visszhangzás nem mítosz, hanem valóság.

Donald Griffin azonban úgy számolta, hogy a denevérek csak négyszer gyengébb visszhangot keltenek a vízből, mint egy hagyományos denevér, amely rovarszondát hall a levegőben. Már nem olyan rossz. Sőt, ha feltételezzük, hogy a denevérek szonárjai nem két méterrel távolabb észlelik a rovarokat, mint azt számításaiban feltételezte, hanem már két méterről nyolcvan centiméterről (ami teljesen lehetséges), akkor a visszatérő jel intenzitása azonos lesz - és a horgásznak és a szúnyognak is.

"A józan ész" - foglalja össze Griffin -, és az első benyomások félrevezetőek lehetnek, ha olyan kérdésekkel foglalkozunk, amelyek kívül esnek a hétköznapi emberi tapasztalatok körén, amelyekre végül is az, amit józan észnek nevezünk, épül."

6. És a denevérek tévednek

Az emberekhez hasonlóan a denevérek is tévedhetnek. És ez gyakran megtörténik, amikor fáradtak, vagy nem igazán ébredtek fel egy sötét sarkokban eltöltött nap után. Ezt bizonyítják a denevérek megcsonkított tetemei, amelyek minden este nekiütköznek az Empire Buildingnek és más felhőkarcolóknak.

Ha a drótot alacsonyan húzzák a folyó fölé, akkor a denevérek általában hozzáérnek, amikor lemennek a vízbe, hogy néhány csepp menet közben lenyalva oltsák szomjukat. Az állatok egyszerre két visszhangot hallanak: hangosan a víz felszínéről és gyengét a vezetéktől - és ez utóbbira nem figyelnek, ezért eltörik a vezetéket.

A denevérek, akik hozzászoktak a régóta tesztelt pályákon való repüléshez, a memóriájukat választják útmutatóul, majd nem hallgatnak a szonár tiltakozására. A kutatók ugyanazokat a kísérleteket végezték velük, mint a méhekkel a régi repülőtéren. (Emlékszel?) A kitaposott pályán évszázadokon át mindenféle akadályt állítottak fel, amivel a denevérek minden este kirepültek vadászni, és hajnalban visszajöttek. Az állatok megbotlottak ezekben az akadályokban, bár szonárjaik működtek, és korai figyelmeztető jelzéseket adtak a pilótáknak. De emlékezetüknek jobban hittek, mint a fülüknek. A denevérek gyakran hibáznak, mert az általuk levadászott rovarok sem egyszerűek: sokan közülük antiszonárokat szereztek be.

Az evolúció során a rovarok számos olyan eszközt fejlesztettek ki, amelyek védenek az ultrahang ellen. Sok éjszakai lepke például sűrűn borított finom szőrrel. A helyzet az, hogy a puha anyagok: pehely, vatta, gyapjú - elnyelik az ultrahangot. Ez azt jelenti, hogy a bozontos lepkék nehezebben követhetők. Egyes éjszakai rovarok ultrahangra érzékeny hallószerveket fejlesztettek ki, amelyek segítenek nekik előre tudni a közelgő veszélyről. Amint a denevér visszhangszondájának hatókörébe kerülnek, egyik oldalról a másikra rohanni kezdenek, és megpróbálnak kijutni a veszélyzónából. A denevér által nyomon követett lepkék és bogarak még ilyen taktikai technikát is alkalmaznak: összehajtják a szárnyaikat és lezuhannak, és mozdulatlanul fagynak a földön. Ezeknél a rovaroknál a hallószervek általában két különböző tartományú hangokat érzékelnek: az alacsony frekvenciájú hangokat, amelyeken rokonaik "beszélnek", és a magas frekvenciát, amelyen a denevérek szonárjai működnek. A köztes frekvenciákra (e két tartomány között) süketek.

7. Üvöltések a mélyben

echolocation echo irány kereső delfinradar

1949. március 7-én délután az Atlantic kutatóhajó a tengert hallgatta százhetven mérföldre északra Puerto Ricótól. A hajó alatt nagy mélységek voltak. Öt kilométer sós víz töltött meg egy óriási mélyedést a földben.

És ebből a mélységből hangos sikolyok törtek elő. Egy sikoly, majd a visszhangja. Újabb sikoly és újabb visszhang. Sokan egymás után kiabálnak körülbelül másfél másodperces szünettel. Mindegyik körülbelül egyharmad másodpercig tartott, és a hangmagassága ötszáz hertz volt.

Azonnal kiszámolták, hogy az ismeretlen lény mintegy három és fél kilométeres mélységben énekszólókat gyakorol. Hangjának visszhangja visszaverődött a tengerfenékről, és ezért némi késéssel elérte a hajó műszereit.

Mivel a bálnák nem merülnek olyan mélyre, a rákok és rákok pedig nem adnak ilyen hangos hangot, a biológusok azt feltételezték, hogy valamiféle hal sikoltozott a mélyben. És céltudatosan sikoltott: hanggal szondázta az óceánt. Egyszerűen lemérve a mélységét. Tanulmányozta a terepet, az alsó domborzatot.

Ez az ötlet ma már kevés ember számára tűnik hihetetlennek. Azt ugyanis már megállapították, hogy a sokáig némának tartott halak mindenféle hangok ezreit adják ki, speciális izmokkal ütve meg úszóhólyagukat, akár egy dob. Mások csikorgatják a fogukat, pattogtatják páncéljuk ízületeit. Sok ilyen reccsenés, csikorgás és nyikorgás rendkívül rövid hatótávon szólal meg, és láthatóan visszhangzásra és térbeli tájékozódásra szolgál. Tehát a denevérekhez hasonlóan a halaknak is megvannak a maguk szonárjai.

A halszonárokat még nem tanulmányozták, de delfinekben jól kutatták őket. A delfinek nagyon beszédesek. Egy percig sem hallgatnak. Kiáltásaik nagy része köznyelvi, úgymond szókincs, de ez most nem érdekel minket. Mások egyértelműen szonárt szolgálnak ki.

A palackorrú delfin a százötven-százötvenötezer hertzes frekvenciatartományban különböző hangokon fütyül, csattog, morog, ugat, visít. Ám amikor „némán” úszik, szonárja folyamatosan érzi a környezetet gyors sikolyok „esőjével”, vagy ahogy mondani szokás, klakkokkal. Nem tartanak tovább néhány milliszekundumnál, és általában másodpercenként tizenöt-húsz alkalommal ismétlődnek. És néha százszor!

A legkisebb fröccsenés a felszínen - és a delfin azonnal fokozza kiáltását, "érzi" velük a víz alá merülő tárgyat. A delfin szonárja annyira érzékeny, hogy a gondosan a vízbe engedett kis pellet sem kerüli el a figyelmét. A tóba dobott halat azonnal észlelik. A delfin üldözőbe indul. Mivel nem lát zsákmányt a sáros vízben, tévedhetetlenül üldözi. A halat követve pontosan változtatja az irányt. Hangjának visszhangját hallgatva a delfin enyhén billenti a fejét az egyik vagy a másik oldalra, mint egy személy, aki megpróbálja pontosabban meghatározni a hang irányát.

Ha több tucat függőleges rudat engednek le egy kis medencébe, a delfin gyorsan úszik közöttük anélkül, hogy megérintené. Azonban láthatóan nem tudja észlelni a durvahálós hálózatokat a szonárjával. A finomsejtűek könnyen "tapogatnak".

Itt láthatóan az a lényeg, hogy a nagy cellák túl "átlátszóak" a hanghoz, a kicsik pedig visszaverik azt, szinte szilárd akadályként.

William Sheville és Barbara Lawrence-Sheville, a Woodshole Oceanográfiai Intézet kutatói egy sor érdekes kísérlet során mutatták be, milyen finom a delfin akusztikus "érintése".

A delfin a tengertől elkerített kis öbölben úszott, és folyamatosan "nyikorgott". És néha a készülék vadul zörgött a túl gyors, pattogó tapsoktól. Ez akkor történt, amikor haldarabokat dobtak a vízbe. Nem csak dobva, hanem halkan, minden fröccsenés nélkül, fenékre fektetve. De nehéz volt elrejteni a delfin elől, hogy a legcsendesebb ételt a tóba dobja, még akkor is, ha a másik végén úszott húsz méterre a szabotázs helyétől. És ebben a tócsában annyira zavaros volt a víz, hogy amikor egy fémlemezt fél méterre belemerítettek, az feloldódni látszott: még a legélesebb emberi szem sem látta.

A kísérletezők körülbelül tizenöt centiméter hosszú halakat engedtek a vízbe. A delfin egy szonárral azonnal kiszúrta a halat, bár az alig volt víz alatt: a férfi a farkánál fogta.

Úgy tartják, hogy a csattanók szolgálják a delfint a közeli tájékozódás érdekében. A terület általános felderítése és a távolabbi tárgyak érzékelése fütyüléssel történik. És ez a síp frekvenciamodulált! De ellentétben az azonos típusú denevér szonárokkal, ez alacsonyabb hangokkal kezdődik és magas hangokkal végződik.

Úgy tűnik, hogy más bálnákat – a sperma bálnákat, az uszonyos bálnákat és a beluga bálnákat – szintén ultrahang irányítja. Csak még nem tudják, hogyan adják ki ezeket a hangokat. Egyes kutatók úgy gondolják, hogy ez a fúvólyuk, vagyis a légzőcsatorna orrlyukai és légzsákjai, mások pedig a torok. Bár a bálnák nem rendelkeznek valódi hangszálakkal, sikeresen pótolhatók - ahogy egyesek hiszik - a gége belső falán lévő speciális növedékekkel.

Vagy talán a fúvónyílás és a gége egyformán szolgálja a szonár átviteli rendszerét.

8. Vízi elefánt radar

Az ókori Egyiptom számos szent állata között volt egy teljesen egyedi képességekkel rendelkező hal.

Ez a hal egy mormyrus vagy vízi elefánt. Állkapcsai egy kis orrba nyúlnak. A mormir megmagyarázhatatlan képessége, hogy láthassa a láthatatlant, természetfeletti csodának tűnt. A radar feltalálása segített feltárni a rejtélyt.

Kiderült, hogy a természet a vízi elefántot a legcsodálatosabb szervvel - a radarral - ruházta fel!

Sok halról ismert, hogy elektromos szervei vannak. A Mormyrus farkában egy kis "zsebelem" is van. Az általa generált feszültség kicsi - csak hat volt, de ez is elég.

A Mormyrus radar percenként nyolcvan-száz elektromos impulzust küld az űrbe. Az "akkumulátor" kisüléséből származó elektromágneses rezgések részben visszaverődnek a környező tárgyakról, és rádióvisszhang formájában ismét visszatérnek a mormirba. A visszhangvevő ennek a csodálatos halnak a hátúszójának tövében található. A Mormirus rádióhullámok segítségével "szondázza" a környéket!

A mormyrus szokatlan tulajdonságairól szóló jelentést 1953-ban készítette a Kelet-Afrikai Ichtiológiai Intézet. Az intézet észrevette, hogy az akváriumban tartott mormirusok nyugtalanul rohanni kezdtek, amikor egy nagy elektromos vezetőképességű tárgyat, például egy drótdarabot a vízbe engedtek. Úgy tűnik, hogy a mormyrus képes érzékelni az elektromos szerve által generált elektromágneses mező változásait? Anatómusok megvizsgálták a halakat. Nagy idegek páros ágai haladtak a háta mentén az agytól a hátúszó tövéig, ahol kis ágakra ágazva, egymástól egyenlő távolságra szövetképződményekben végződtek. Itt láthatóan egy orgonát helyeztek el, amely felfogja a visszavert rádióhullámokat. Mormyrus, a levágott idegekkel ezt a szervet szolgálta, elvesztette érzékenységét az elektromágneses sugárzásra.

A Mormyrus folyók és tavak fenekén él, és rovarlárvákkal táplálkozik, amelyeket hosszú pofákkal, csipesszel von ki az iszapból. Táplálékkeresés közben a halat általában sűrű iszapfelhő veszi körül, és nem lát semmit a közelében. A hajóskapitányok saját tapasztalatukból tudják, milyen pótolhatatlan egy radar ilyen körülmények között.

A Mormyrus nem az egyetlen "élő radar" a világon. Csodálatos rádiószemet találtak egy dél-amerikai elektromos angolna farkában is, amelynek "akkumulátorai" rekordfeszültségű áramot fejlesztenek - akár ötszáz voltot, egyes források szerint akár nyolcszáz voltot is!

Christopher Coates amerikai kutató a New York-i Akváriumban végzett kísérletsorozat után arra a következtetésre jutott, hogy az elektromos angolna fején lévő kis szemölcsök radarantennák. Megfogják a környező tárgyakról visszaverődő elektromágneses hullámokat, amelyek kibocsátója az angolna farka végén található. E hal radarrendszerének érzékenysége olyan, hogy az angolna nyilvánvalóan meg tudja állapítani, milyen természetű volt az objektum a lokátor működési területén. Ha ehető állatról van szó, az elektromos angolna azonnal feléje fordítja a fejét. Ezután aktiválja a test elülső részének erőteljes elektromos szerveit - a "villámlás" áldozatára veti - és lassan felfalja az elektromos kisülés által megölt zsákmányt.

Ugyanazokban a folyókban, ahol az elektromos angolnák lustán szunyókálnak a fenéken, elegáns késhalak - eigenmania - cikáznak a sűrűben. Furcsán néznek ki: nincsenek hátúszók és farokúszók sem (csak egy csupasz vékony torony a farkon). És ezek a halak szokatlan módon viselkednek: éppen ezt a toronyfejet forgatják minden irányba, mintha a farkukat szagolnák. Mielőtt pedig bekúsznának egy gubacs alá vagy egy barlangba az alján, először beledugják a farkukat a résbe, majd ha a vizsgálat úgymond pozitív eredményt ad, maguk is odaérnek. De nem fejjel előre másznak, hanem farokkal. Úgy tűnik, a halak jobban bíznak benne, mint a szemükben.

Mindent nagyon egyszerűen elmagyaráztak: az Aigenmania fonalas farkának legvégén a tudósok egy elektromos "szemet" fedeztek fel, mint egy Mormyrusé.

Úgy tűnik, hogy a gymnotidákban, amelyek nagyon hasonlítanak a trópusi amerikai halak Aigenmániájára, vannak radarok is, bár ez még nem bizonyított.

A közelmúltban Dr. Lissman Cambridge-ből ismét érdeklődni kezdett a régóta tanulmányozott elektromos harcsa iránt, amely Afrika folyóiban él, és amelyeket a zoológusok régóta tanulmányoztak. Ez a hal, amely akár kétszáz voltos feszültséget is képes kifejteni, éjszaka vadászik. De nagyon "rövidlátó" szemei ​​vannak, és sötétben rosszul lát. Akkor hogyan talál zsákmányt a harcsa? Dr. Lissman bebizonyította, hogy az elektromos angolnához hasonlóan az elektromos harcsa is radarként használja erős akkumulátorait.

Következtetés

A fentiekből arra következtethetünk, hogy a természet láthatóan nem volt túl fukar, amikor gyermekeit szonárokkal ruházta fel. A denevérektől a delfinekig, a delfinektől a halakig, madarak, patkányok, egerek, majmok, tengerimalacok, bogarak, a kutatók mozogtak készülékeikkel, mindenhol ultrahangot észleltek. Az állatok visszhangot használnak a térben való tájékozódáshoz és a körülöttük lévő tárgyak elhelyezkedésének meghatározásához, főként nagyfrekvenciás hangjelek segítségével. Leginkább a denevéreknél és delfineknél fejlődik ki; használják a cickányok, számos úszólábú (fóka), madarak (guajaro, swiftlets stb.) is.

Az állatok visszhangjának eredete továbbra is tisztázatlan; valószínűleg a látás helyettesítőjeként merült fel azok számára, akik barlangok sötétjében vagy az óceán mélyén élnek. Fényhullám helyett hangot használtak a helymeghatározáshoz.

Az űrben való tájékozódásnak ez a módszere lehetővé teszi az állatok számára a tárgyak észlelését, felismerését és akár vadászatát is teljes fény hiányában, barlangokban és jelentős mélységekben.

Ultrahang - 20 ezer Hertz feletti frekvenciájú hanghullámok v, Hz Infrahang hang Ultrahang hiperhang

Az ultrahangot sok állat használja, hogy kommunikáljon egymással visszhangzás segítségével: kutyák, delfinek, bálnák, denevérek, egyes rovar- és madárfajok. Az ultrahangot sok állat használja, hogy kommunikáljon egymással visszhangzás segítségével: kutyák, delfinek, bálnák, denevérek, egyes rovar- és madárfajok.

Az éjszakai navigációhoz echolokációt használó denevérek rendkívül nagy intenzitású jeleket bocsátanak ki a szájukból vagy az orrukból. A hanghullámok visszaverődnek a környező tárgyakról, kirajzolják azok körvonalait, a denevérek pedig fülükkel elkapják őket, és érzékelik a környező világ hangképét. Az éjszakai navigációhoz echolokációt használó denevérek rendkívül nagy intenzitású jeleket bocsátanak ki a szájukból vagy az orrukból. A hanghullámok visszaverődnek a környező tárgyakról, kirajzolják azok körvonalait, a denevérek pedig fülükkel elkapják őket, és érzékelik a környező világ hangképét.

A medvék családjába tartozó lepkék kifejlesztettek egy ultrahangos zajgenerátort, amely „leüti a nyomát” az ezeket a rovarokat üldöző denevéreknek. A medvék családjába tartozó lepkék kifejlesztettek egy ultrahangos zajgenerátort, amely „leüti a nyomát” az ezeket a rovarokat üldöző denevéreknek.

A delfinek kiválóak az echolocation művészetében. Ezen állatok kifinomult agya képes pontosan elemezni az echolokációval nyert adatokat, és háromdimenziós formában bemutatni azokat. Érdekesség, hogy a delfinek nem csak a teret és az űrben lévő tárgyakat „látják” ultrahang segítségével, hanem képesek meghatározni a tárgyak vagy állatok súlyát, méretét és egyéb fontos jellemzőit is. A delfinek kiválóak az echolocation művészetében. Ezen állatok kifinomult agya képes pontosan elemezni az echolokációval nyert adatokat, és háromdimenziós formában bemutatni azokat. Érdekesség, hogy a delfinek nem csak a teret és az űrben lévő tárgyakat „látják” ultrahang segítségével, hanem képesek meghatározni a tárgyak vagy állatok súlyát, méretét és egyéb fontos jellemzőit is.

Bevezetés

2. Visszhangkeresés

3. Természetes szonárok típusai

4. Az érzés segít a denevéreknek elkerülni az akadályokat

5. Horgászdenevérek

6. És a denevérek tévednek

7. Üvöltések a mélyben

8. Vízi elefánt radar

Következtetés

Irodalom

Bevezetés

Az echolokáció felfedezése Lazaro Spallanzani olasz természettudós nevéhez fűződik. Felhívta a figyelmet arra, hogy a denevérek szabadon repülnek egy teljesen sötét szobában (ahol még a baglyok is tehetetlenek), anélkül, hogy tárgyakat érintenének. Tapasztalatai szerint több állatot megvakított, azonban ezek után is egy szinten repültek a látókkal. Spallanzani kollégája, J. Jurin végzett egy másik kísérletet, amelyben viasszal takarta el a denevérek fülét – az állatok minden tárgyba ütköztek. Ebből a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a denevéreket a hallás irányítja. Ezt az ötletet azonban a kortársak kinevették, hiszen ennél többet nem lehetett mondani - ekkor még nem lehetett rövid ultrahangjeleket rögzíteni.

A denevérekben az aktív hangelhelyezés ötletét először 1912-ben H. Maxim vetette fel. Feltételezte, hogy a denevérek szárnyaikkal 15 Hz-es frekvencián csapkodva generálnak alacsony frekvenciájú visszhangjeleket.

Az ultrahangot 1920-ban találta ki az angol H. Hartridge, aki megismételte Spallanzani kísérleteit. Ezt 1938-ban megerősítették D. Griffin bioakusztikusnak és G. Pearce fizikusnak köszönhetően. Griffin az echolocation nevet javasolta (a radar analógiájára), hogy utaljon arra, ahogy a denevérek ultrahang segítségével tájékozódnak.

1. Ultrahangok a természetben

Az elmúlt tíz-tizenöt évben a biofizikusok elképedve tapasztalták, hogy a természet láthatóan nem volt túl fukar, amikor gyermekeit szonárokkal ruházta fel. A denevérektől a delfinekig, a delfinektől a halakig, madarak, patkányok, egerek, majmok, tengerimalacok, bogarak, a kutatók mozogtak készülékeikkel, mindenhol ultrahangot észleltek.

Kiderült, hogy sok madár van felfegyverkezve visszhangjelzővel. A köd és a sötétség által repülésbe került nyakkendős lile, fürtös, baglyok és néhány énekesmadarak hanghullámok segítségével cserkészik az utat. Kiabálva "tapintják" a talajt, és a visszhang természetéből adódóan megismerik a repülési magasságot, az akadályok közelségét és a terepet.

Nyilvánvalóan visszhangosítás céljából alacsony frekvenciájú (20-80 kilohertz) ultrahangot bocsátanak ki más állatok - tengerimalacok, patkányok, erszényes repülő mókusok és még néhány dél-amerikai majm is.

A kísérleti laboratóriumokban az egerek és a cickányok gyorsszárnyú felderítőket – ultrahangokat – küldtek maguk elé, mielőtt elindultak volna a labirintusok sötét sarkain, ahol a memóriájukat tesztelték. Teljes sötétségben tökéletesen megtalálják a lyukakat a földben. És itt a visszhangjelző segít: ezekből a lyukakból nem jön vissza a visszhang!

A kövér éjfélék, vagy ahogy Amerikában guajarók, Peru, Venezuela, Guyana és Trinidad szigetének barlangjaiban élnek. Ha úgy dönt, hogy meglátogatja őket, kérjük, legyen türelmes, és ami a legfontosabb, a lépcsők és az elektromos lámpák. A hegymászás alapjainak némi ismeretére is szükség van, mert az éjfélék a hegyekben fészkelnek, és gyakran meredek sziklákon kell megmászniuk ahhoz, hogy eljussanak hozzájuk.

És amint belépsz a barlangba ezzel a sok felszereléssel, még időben dugd be a füled, mert a fénytől felébresztett madár ezrei esnek le a párkányokról és falakról, és fülsiketítő kiáltással rohannak át a fejed fölött. A madarak nagyok, akár egy méteres szárnyfesztávolságúak, csokoládébarnák, nagy fehér foltokkal. Hadész birodalmának komor barlangjaiban virtuóz manővereiket nézegetve mindenki elámul, és ugyanazt a kérdést teszi fel: hogyan sikerül ezeknek a teljes sötétben repülő tollas trogloditáknak nem ütközniük falakba, mindenféle cseppkövekbe, amelyek támogatják a a kazamaták boltozatai?

Kapcsold le a villanyt és hallgass. Miután egy kicsit repültek, a madarak hamarosan megnyugszanak, abbahagyják a sikoltozást, majd hallani fogja a szárnyak halk csapkodását, és kísérőként egy halk csattanást. Itt a válasz a kérdésedre!

Természetesen a visszhangszondák így működnek. A fülünk is felveszi a jeleiket, mert viszonylag alacsony – körülbelül hét kilohertz – frekvenciájú tartományban szólalnak meg. Minden kattintás egy vagy két ezredmásodpercig tart. Donald Griffin, akit már denevérszonár-kutatóként ismertünk, vattával bedugta néhány guajaro fülét, és kiengedte a sötét terembe. Az éjszakai repülés virtuózai pedig, miután megsüketültek, azonnal „megvakultak”: tehetetlenül belebotlottak a szoba összes tárgyába. Mivel nem hallottak visszhangot, nem tudtak eligazodni a sötétben.

Guajaro barlangokban tölti a napot. Az agyagfészkeiket is rendezik, valahogy a falak párkányára ragasztják. Éjszaka a madarak elhagyják a kazamatát, és odarepülnek, ahol sok gyümölcsfa és pálma található puha, szilvaszerű terméssel. Nyájok ezrei támadják az olajpálma-ültetvényeket is. A gyümölcsöket egészben lenyelik, majd a barlangokba való visszatérés után a csontokat visszaöblítik. Ezért a kazamatákban, ahol a guajaro fészkel, mindig sok fiatal gyümölcs "palánta" van, amelyek azonban gyorsan elpusztulnak: fény nélkül nem tudnak növekedni.

Az újonnan kirepült guajaro csibék hasát vastag zsírréteg borítja. Amikor a fiatal trogloditák körülbelül két hetesek, az emberek fáklyákkal és hosszú pálcákkal jönnek a barlangokba. Elpusztítják a fészkeket, ritka madarak ezreit pusztítják el, és azonnal, a barlangok bejáratánál zsírt olvasztanak belőlük. Jóllehet ennek a zsírnak jó tápértéke van, főként lámpások és lámpák tüzelőanyagaként használják.

Jobban ég, mint a petróleum, és olcsóbb is nála - ez a vélemény a hazájában a madárról, amely a sors gonosz iróniájával arra van ítélve, hogy egész életét sötétben töltse, hogy meghaljon, hogy fényt adjon az ember otthonának. .

Dél-Ázsiában, Indiától Ausztráliáig van egy másik madár, amely szonár segítségével találja meg az utat a fészekig a sötétben. Barlangokban is fészkel (néha azonban sziklákon a szabadban). Ez a híres swift salangana, amelyet minden helyi ínyence jól ismer: fészkéből levest készítenek.

A szalangana így készít fészket: mancsával egy sziklába kapaszkodik, és ragacsos nyállal megken egy követ, bölcső sziluettjét rajzolva rá. Jobbra és balra mozgatja a fejét - a nyál azonnal lefagy, barnás kéreggé változik. A salangana pedig felülről keni be. A fészek falai megnőnek, és kapsz egy kis bölcsőt egy hatalmas sziklán.

Ez a bölcső, azt mondják, nagyon finom. Az emberek magas sziklákra másznak fel, fáklyafénynél másznak fel a barlangok falára, és gyűjtik a sebesfészkeket. Ezután forrásban lévő vízben (vagy csirkehúslevesben!) felforraljuk, és az ínyencek szerint kiváló leves lesz az eredmény.

Nemrég fedezték fel, hogy a swiftletek nem csak a gasztronómusokat, hanem a biofizikusokat is érdeklik: ezek a sötétben repülő madarak akusztikus felderítőket is küldenek maguk elé, amelyek "ropognak, mint egy gyerek óramű játék".

2. Visszhang csapágy

Fizikai szempontból minden hang oszcilláló mozgás, amely rugalmas közegben hullámokban terjed.

Minél több rezgés másodpercenként egy rezgő test (vagy rugalmas közeg), annál magasabb a hang frekvenciája. A legalacsonyabb emberi hang (basszus) rezgési frekvenciája körülbelül másodpercenként nyolcvanszor, vagy ahogy a fizikusok mondják, frekvenciája eléri a nyolcvan hertzet. A legmagasabb hang (például Ima Sumac perui énekes szopránja) körülbelül 1400 hertz.