Ekkolokalisering (film). Ultralyd er mye brukt innen teknologi. For eksempel brukes rettede smale ultralydstråler for å måle havdybden. For dette formålet er en ultralydsender og mottaker plassert i bunnen av karet. Senderen gir korte signaler som når bunnen og, reflektert fra den, når mottakeren. Formel for beregning av havdybde: vt. h =. 2.
Lysbilde 8 fra presentasjonen "Fysiske egenskaper ved lyd". Størrelsen på arkivet med presentasjonen er 1088 KB.Fysikk 9. klasse
oppsummering av andre presentasjoner""Jet Propulsion" 9. klasse" - Cyrano de Bergerac. Kroppsbevegelse. Jet fremdrift. Hva slags bevegelse kalles reaktiv? Moderne teknologier for produksjon av bæreraketter. Jetmotor. Blekksprut. Baron Munchausen. Historie. Er det alltid praktisk å bruke Newtons lover? Rakett. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935). Jet-bevegelse i naturen.
"Oppgaver "Magnetisk felt"" - Bestem retningen til strømmen i lederen. Bestem retningen til strømmen. Leder med strøm. Elektrisk felt. Elektriske ladninger. Oppdag magnetfelt. Magnetisk nål. Ampere kraft. Strømmer i motsatte retninger. Et magnetfelt. Ampere kraft retninger. Dirigent. To parallelle ledere. Hvordan to parallelle ledere vil samhandle med hverandre. Kraftens retning. Bestem retningen til amperekraften.
"Påvirkning av infralyd" - Lydhastighet. Maksimal vibrasjon. Disco innflytelse. Fremveksten av infralyd. Lyd. Handlingen av infralyd. Infralyd. Virkning av det vestibulære apparatet. Konseptet med lyd. Barn. Lydområde. Bruker pulsasjoner.
"Fysiker Isaac Newton" - Isaac Newton ble seremonielt gravlagt i Westminster Abbey. Han ble født for tidlig, utrolig liten og skrøpelig. Mange vitenskapelige lover, teoremer og konsepter. "Den største matematikeren gjennom tidene!" Krylov A.N. Lagrange. Newton døde i Kensington, nær London, i mars 1727. Isaac Newton-medalje. I Cambridge. Det første reflekterende teleskopet ble bygget av Isaac Newton i 1668. I en alder av fjorten år oppfant Newton en vannklokke og en slags sparkesykkel.
Laboratorium nr. 3. Strålingslaboratoriedata. Kan energikrisen unngås ved å bruke fornybare kilder? Laboratorium nr. 2. Vind brukes i moderne vindturbiner for å generere elektrisitet. Fornybar. Laboratoriedata om solvarme. Vindturbin med vertikal aksel. Bygging av solvarmeanlegg. Laboratoriedata fra en vertikal aksel vindturbin.
"The Jet Way of Propulsion" - Neil Armstrong. Puls. Hva slags bevegelse kalles reaktiv. Bli kjent med egenskapene og egenskapene til jetfremdrift. Nær-jordens rom. Astronauter på månen. Gjør noe nyttig for folk. Utledning av formelen for hastigheten til en rakett under start. To-trinns romrakett. Jet-bevegelse og dens manifestasjon i naturen. Mannskapet på romfartøyet Apollo 11 Den sovjetiske Mir-stasjonen.
Lysbilde 1
Lysbilde 2
Innhold Hvem er de? Familie Delfiner er ypperlige svømmere Ekkolokalisering Sosialt liv Forbereder seg til fødsel Pratebokser og ugagnskapere Representanter
Lysbilde 3
Hva er de? Delfiner er akvatiske pattedyr av delfinfamilien av underordenen tannhvaler; omfatter ca. 20 slekter, ca. 50 arter: sotalia, stenella, hvitsidehval, hvaldelfin, korthodedelfin, nebbdelfin, nesedelfin (to arter), grå delfin, svart spekkhogger, grindhval, spekkhogger, nise, hvitvinget nise, finnløs nise , kamtannede delfiner (Steno bredanensis). Noen kan finnes i alle hav. Mange anser dem for å være intelligente skapninger som søker å kommunisere med mennesker.
Lysbilde 4
Lengden på delfiner er 1,2-10 m. De fleste har en ryggfinne, snuten er forlenget til et "nebb", og det er mange tenner (mer enn 70). Delfiner holdes ofte i delfinarier hvor de kan avle. Delfiner har veldig store hjerner. De har hukommelse og fantastiske evner til å imitere og tilpasse seg. De er enkle å trene; i stand til onomatopoeia. Den hydrodynamiske perfeksjonen av kroppsformer, hudens struktur, den hydroelastiske effekten av finnene, evnen til å dykke til betydelige dybder, påliteligheten til ekkolokaliseringen og andre funksjoner til delfiner er av interesse for bionikk. En delfinart er oppført i International Red Book.
Lysbilde 5
Delfinfamilien DOLFIN (delfiner; Delphinidae) - en familie av sjøpattedyr av underordenen tannhvaler; inkluderer to underfamilier: narhval (hvithval og narhval) og delfiner, som noen ganger betraktes som separate familier. Underfamilien av niser skilles ofte ut blant delfiner. Familien inkluderer små (1-10 m), for det meste mobile, slanke marine hvaler.
Lysbilde 6
Delfiner er gode svømmere. Bevegelseshastigheten deres kan nå 55 km/t. Noen ganger bruker de bølgene som kommer fra baugen på skipet til å bevege seg enda raskere og bruke mindre energi. På toppen av hodet har delfiner et nesebor som kalles et blåsehull, som de ventilerer lungene gjennom. Delfinenes øyne ser like godt på overflaten som under vann. Et tykt lag med fett er plassert under huden, beskytter dem mot kulde og varme, og fungerer også som en reserve av næringsstoffer og energi. Plassene med spekk som dekker toppen av delfinenes hoder gir disse dyrene uttrykket av et konstant smil. Delfinskinn er ekstremt myk og elastisk. Den demper turbulensen i vannet rundt deg når du beveger deg og lar deg svømme raskere.
Lysbilde 7
Ekkolokalisering Delfiner har en naturlig likhet med ultralydradar eller sonar. Den er plassert i hodet og lar dem enkelt oppdage byttedyr, hindringer og farer, nøyaktig bestemme avstanden til dem. Denne radaren fungerer også som et kompass. Når det går galt, kan delfinene finne seg i å skylle i land. Delfiner har bittesmå ører, men de fanger opp hoveddelen av lyder i underkjeven, gjennom hvilke nerver overfører disse signalene til hjernen.
Lysbilde 8
Sosialt liv Delfiner lever i grupper. De minste flokkene teller 6-20 individer, de største - mer enn 1000. Lederen for gruppen, den eldste delfinen, leder flokken ved hjelp av flere hanner, som han sender videre som speidere. Delfiner hjelper alltid hverandre og skynder seg til unnsetning så snart en av dem er i trøbbel. De unngår vanligvis spekkhoggere som prøver å omringe dem og angriper haier som utgjør en fare for dem.
Lysbilde 9
Forberedelse til fødsel Hunnens svangerskap varer i 10-16 måneder, avhengig av type delfin. Før hun føder svømmer hun bort fra gruppen, ledsaget av en eldre kvinne ("gudmor"), som vil hjelpe henne under fødselen og passe babyen mens moren får mat. Babyen blir født med halen først. Det vil ta ham mellom 5 og 15 år å bli voksen
Lysbilde 10
Chatterboxer og lekne delfiner er utmerkede akrobater. De kommuniserer med hverandre gjennom hopping, samt plystring, klikkende og knirkende språk. Hver delfin har en individuell stemme, og hver gruppe har sitt eget språk.
Lysbilde 11
Lysbilde 12
Elvedelfiner En familie av akvatiske pattedyr av underordenen tannhvaler; inkluderer 5–6 arter som lever i elvene i Sør-Asia og Sør-Amerika, samt i Atlanterhavet utenfor kysten av Sør-Amerika. Dette er den eldste familien i underordenen, som oppsto i miocen. Lengden på elvedelfiner er opptil 3 m. Brystfinnene er korte og brede, i stedet for ryggfinnen er det en lav, langstrakt kam. Elvedelfiner lever av fisk, skalldyr og ormer. Amazonas inia finnes i elvene i Sør-Amerika. Gangetisk delfin er vanlig i elvene i India og Pakistan - Ganges, Brahmaputra og Indus. Like ved den ligger den indiske delfinen (Platanista Indi).
Lysbilde 13
NEBBHODEDE DELFINER (flekkete delfiner, Serhalorhynchus) - en slekt av sjødyr fra delfinunderfamilien; små (120-180 cm lange) brokete dyr i tempererte vann på den sørlige halvkule. Nebbet er ikke uttalt, da det umerkelig passerer inn i hodet. Munnen er liten, ryggfinnen er avrundet eller lett spiss på toppen. Kroppsfarging er en kombinasjon av hvite og mørke toner; alle finner er svarte. Tennene er små, koniske, 25-31 i hver rad. Det er minst fire arter i slekten.
Lysbilde 14
KORTHODETE DELFINER En slekt av sjødyr fra delfinunderfamilien; forener dyr hvis størrelse ikke er mer enn 3 m. Hodet deres er forkortet, nebbet er kort, knapt avgrenset fra frontonasale puten. Den store ryggfinnen på bakkanten er halvmåneformet så dyp at toppen peker rett bakover. Brystfinnene er moderate i størrelse. De øvre og nedre kantene av den kaudale pedunkelen er høye, i form av rygger. Fargen til de fleste arter er lys, med kontrasterende svarte og hvite toner. En mørk stripe går fra bunnen av brystfinnen til øyet. Tennene er tallrike, 22-40 par øverst og nederst, 3-7 mm tykke. Ganen er flat. Korthodede delfiner er preget av et økt antall ryggvirvler. Slekten forener seks arter som lever i tempererte og moderat varme vann i verdenshavet; noen av dem når utkanten av Antarktis og Arktis.
Lysbilde 15
HVALDELFINER En slekt av sjødyr fra delfinunderfamilien; De utmerker seg ved en tynn og slank kropp 185-240 cm lang uten ryggfinne, et moderat langt spiss nebb, som er jevnt avgrenset fra en lav, skrånende fettpute foran. Brystfinnene er sigdformede, små, konvekse langs nedre kant, konkave langs øvre kant. Den kaudale pedunkelen er tynn og lav. Tennene er små, ca 3 mm tykke, 42-47 par øverst og 44-49 par nederst. Himmelen er glatt, uten bunner. Det er to sjeldne arter i slekten - den nordlige høyrehvaldelfinen og den sørlige hvaldelfinen.
Lysbilde 16
ATLANTISK HVITSIDA DELFIN En art av sjødyr av slekten korthodede delfiner; kroppslengden er 2,3-2,7 m Hele overkroppen til denne delfinen er svart, bunnen fra haken til enden av halen er hvit. Brystfinnene, som ryggfinnen, er svarte, festet til den lyse delen av kroppen, og en svart stropp går fra dem til øyet. Et langstrakt hvitt felt skiller seg ut på sidene i bakre halvdel av kroppen. Over det kanter med svart, under med grått. Det er 30-40 par tenner øverst og nederst, opptil 4 mm tykke.
Lysbilde 17
EKORN En slekt av sjøpattedyr fra delfinfamilien; inkluderer to typer. Lengde opp til 2,6 m, hannene er litt større enn hunnene. Ryggen og finnene er mørke, sidene er grå med hvite områder; langt nebb. Delfiner er vanlige i varmt og temperert vann, inkludert Svartehavet; i motsetning til nesedelfinen, foretrekker den åpent hav. Flere underarter lever i Russland: Svartehavet (den minste), Atlanterhavet og Fjernøsten. Delfiner lever av stimfisk (ansjos, hyse, multe, sild, lodde, sardin, ansjos, hake) og blekksprut. Svartehavsunderarten lever på dyp på opptil 70 m, men den oseaniske underarten dykker ned til 250 meters dyp.
Lysbilde 18
Flaskedelfin Et sjøpattedyr fra delfinfamilien. Kroppslengde er opptil 3,6-3,9 m, veier 280-400 kg. Det moderat utviklede nebbet er tydelig avgrenset fra den konvekse frontal-neseputen, fargen på kroppen er mørk brun over, lys under (fra grå til hvit); Mønsteret på sidene av kroppen er ikke konstant, ofte ikke uttrykt i det hele tatt. Tennene er sterke, konisk spisse. Flaskenesedelfinen er utbredt i tempererte og varme farvann, inkludert Svartehavet, Østersjøen og Fjernøsten. Det er fire underarter i verdenshavene: Svartehavet, Atlanterhavet, Nord-Stillehavet, indisk (som noen ganger er klassifisert som en uavhengig art). Nesedelfinen kan nå hastigheter på opptil 40 km/t og hoppe opp av vannet til en høyde på 5 m.
Lysbilde 19
Pilothval En slekt av sjøpattedyr fra delfinunderfamilien; inkluderer tre typer. Lengden på grindhval er opptil 6,5 m, vekt opptil 2 tonn. De utmerker seg med et sfærisk avrundet hode, nesten blottet for et nebb. Smale og lange brystfinner er satt lavt. Ryggfinnen er buet bakover og forskjøvet til den fremre halvdelen av kroppen. Pilothval er vidt utbredt (unntatt polarhavet) og jaktes i Nord-Atlanterhavet. Den best studerte arten er grindhval. Den er nesten helt svart, med et hvitt ankerformet mønster på magen. Hun har et høyt utviklet flokkinstinkt og instinktet for å bevare arten. Den er i stand til å nå hastigheter på opptil 40 km/t.
Lysbilde 20
ORCA Den eneste arten av slekten av sjøpattedyr med samme navn i underfamilien av delfiner. Lengde opptil 10 m, vekt opptil 8 tonn. Hodet er moderat i størrelse, bredt, litt flatt på toppen, utstyrt med kraftige tyggemuskler. Frontonasale puten er lav, nebbet er ikke uttalt. Alle finner er sterkt forstørret, spesielt rygg (hos gamle hanner opp til 1,7 m). Tennene er massive, 10-13 par øverst og nederst. Kroppen er svart over og på sidene, det er en oval flekk over hvert øye, og en lett sal bak ryggfinnen (hunnene har ikke en). Den hvite fargen på halsen på magen blir til en stripe. Lydsignaler er varierte: fra høye toner til stønn og skrik, de spiller en viktig kommunikasjonsrolle: de varsler om fare, ringer etter hjelp osv. De kan bevege seg i hastigheter på opptil 55 km/t.
Refleksjon av lyd. Ekko.
Kommunal utdanningsinstitusjon ungdomsskole nr. 66 Magnitogorsk
Shcherbakova Yu.V.
Fysikklærer
Repetisjon, sjekke lekser.
1. Hva kalles svingninger? Hvilken
Kjenner du typene vibrasjoner?
2. Hvilke mengder kjennetegner svingningene?
3. Hva kalles bølger? Hvilke typer bølger kjenner du til?
4. I hvilket medium kan langsgående og tverrgående bølger forplante seg og hvorfor?
5. Hvilken formel kan du bruke for å beregne bølgelengden?
6. Gi eksempler på naturlig
lydkilder og kunstige.
Hvilken felles eiendom har de?
alle lydkilder?
7. Hva slags svingninger kalles lyd? ultralyd? infrasonisk?
- 8. Svinglyd
flygende vinger
vi hører en mygg
og flyr
fugler - nei. Hvorfor?
10. Fortell oss om opplevelsen som er avbildet på bildet. Hvilken konklusjon kan trekkes fra denne erfaringen?
Hvorfor hører vi ikke brølet fra kraftige prosesser som skjer på solen?
9. Fortell oss om måling av havdybden ved hjelp av ekkolokalisering.
Emne:
"Refleksjon av lyd. Ekko."
Konsolidering
1. På hvilken avstand er hindringen fra en person hvis lydsignalet sendt av ham ble mottatt etter 3 sekunder? Lydhastigheten i luft er 340m/s.
2. Tykkelsen på stålplaten er 4 cm. Produktet undersøkes med en ultralydfeildetektor. Det reflekterte signalet kom på ett sted etter 16 μs. Og på et annet sted - etter 12 μs. Er det en defekt i platen? Hvis ja, hvilken størrelse er det?
1. Lyden må reise dobbelt så langt – til hindringen og tilbake
Svar: 510 m
2. Ut fra forskjellen i signalgjennomgangstid kan man bedømme tilstedeværelsen av en defekt. Signalet må reise to ganger avstanden til enden av platen eller defekt og tilbake.
S 1 =V*t 1 /2 S 2 =V*t 2 /2 S=S 1 -S 2
Svar: 1 cm
Spørsmål:
1. Hva forårsaker et ekko?
2. Hvorfor oppstår det ikke et ekko i et lite rom fylt med møbler?
3. Hvordan kan lydegenskapene til en stor hall forbedres?
4. Hvorfor beveger lyd seg lengre når du bruker et horn?
Sjekker lekser.
1. Hvilke vibrasjoner kalles ultralyd?
EN) mekaniske vibrasjoner, hvis frekvenser er høyere 20000 Hz;
b) mekaniske vibrasjoner med en frekvens over 16 Hz;
c) mekaniske vibrasjoner, hvis frekvenser varierer fra 16 til 20 000 Hz.
2. Kan lydbølger bevege seg i luftløst rom?
a) kan for eksempel lyden av et skudd i luftløst rom;
b) kan ikke: lydbølger forplante seg bare i materie;
c) det kan de hvis lydbølgene er tverrgående.
3. Hvilke mengder er tonehøyde avhengig av?
a) på amplitude;
b) fra frekvens;
c) fra volum;
d) på lydens hastighet.
4. Hvordan forplanter lyd seg i et homogent medium?
a) lyd beveger seg lineært med konstant hastighet i én retning;
b) lyd beveger seg i alle retninger, hastigheten avtar med avstanden;
V) lyden beveger seg rett og med konstant hastighet i alle retninger.
5. Hva er lydhastigheten i luft avhengig av? a) på volumet av lyd;
b) fra tonehøyden til lyden;
c) på temperatur;
d) på lydkildens hastighet.
6. Hva er tonehøyden av lyd avhengig av?
a) på amplituden til vibrasjoner;
b) på bølgelengden;
c) på vibrasjonsfrekvensen til lydkilden.
7. Hva er infralyd?
a) svingninger under 16 Hz;
b) fluktuasjoner over 16 Hz;
c) svingninger over 20 000 Hz.
8. Tverrgående elastiske bølger er mulig: a) bare i faste stoffer;
b) bare i gasser;
c) i gasser, faste stoffer og væsker.
leksjons tema:"Refleksjon av lyd. Ekko".
Uten kropp - men den lever, Uten tunge - skriker den!.......
Ekko er lydbølger som reflekteres fra en hindring og returneres til kilden.
Navnet "ekko" er assosiert med navnet på fjellnymfen Echo
De gamle grekerne kom opp med en veldig vakker legende for å forklare ekko. Det var en gang en vakker nymfe som het Echo. Hun hadde bare én ulempe - hun snakket for mye. Som straff forbød gudinnen Hera henne å snakke med mindre hun ble snakket med. Nymfen kunne bare gjenta det hun ble fortalt. En dag så Echo den kjekke unge Narcissus og ble umiddelbart forelsket i ham. Narcissus la imidlertid ikke merke til henne. Nymfen ble overveldet av en slik tristhet at Echo forsvant opp i luften og etterlot bare stemmen hennes. Og vi hører stemmen hennes, som gjentar alt vi sier.
Utdanningsekko
Et ekko dannes som et resultat av refleksjon av lyd fra forskjellige hindringer - veggene i et stort tomt rom, en skog, hvelvene til en høy bue i en bygning. Vi hører et ekko bare når den reflekterte lyden oppfattes separat fra den talte lyden. For å gjøre dette er det nødvendig at tidsintervallet mellom virkningen av disse to lydene på trommehinnen er minst 0,06 s.
Ekko i fjellet
Det mest fantastiske ekkoet "lever" i fjellet. Der gjentas det mange ganger, på grunn av flere refleksjoner av lyd.
Hvordan er et ekko?
Det finnes flere typer ekko:
- En gang e er en bølge som reflekteres fra en hindring og mottas av en observatør.
2) Flere - dette er et ekko som oppstår fra en eller annen høy lyd, som genererer ikke én, men flere suksessive lydresponser.
Ulemper med ekko
Den store ulempen med ekko er at det er en betydelig forstyrrelse i lydopptak. Derfor er veggene i rommene hvor sanger og radioreportasjer spilles inn vanligvis utstyrt med lydabsorberende skjermer laget av myke eller ribbede materialer som absorberer lyd.
isopor
Påføring av ekko
Siden lydbølger beveger seg med konstant hastighet i luft (ca. 340 meter per sekund), kan tiden det tar før lyden kommer tilbake gi informasjon om fjerning av en gjenstand.
1.Akustisk ekko brukes i ekkolodd, så vel som i navigasjon, hvor ekkolodd brukes til å måle bunndybde.
2) ultralydfeildeteksjon (deteksjon av defekter, hulrom, sprekker i støpte metallprodukter),
3) ekkoforskning i medisin
Berømte ekko av verden
På Woodstock Castle 17 stavelser(ødelagt under borgerkrigen).
Ruiner Derenburg slott nær Halberstadt ga de 27-stavelser et ekko som imidlertid har stilnet siden den ene veggen ble sprengt.
Steiner, spredt ut i form av en sirkel nær Adersbach i Tsjekkoslovakia, gjenta, på et bestemt sted, tre ganger 7 stavelser; men noen få skritt fra dette punktet gir ikke selv lyden av et skudd noe ekko.
Ganske flere ekkoer ble observert i ett (nå nedlagt) slott nær Milano : skudd, produsert fra uthusvinduet, gjentok 40 - 50 ganger, A stort ord - 30 ganger .
På Woodstock Castle i England gjentok ekkoet tydelig 17 stavelser(ødelagt under borgerkrigen
1. Innledning____________________________________________3-4 s.
2. Refleksjon av lyd. Ekko.____________________________4-5pp.
3. Ekkotyper__________________________________________________________ 5-7 s.
4. Hvordan se etter et ekko?____________________________7-10pp.
5. Praktisk bruk. Ekkolokalisering.____________10-12pp.
5.1. Teknisk støtte for ekkolokalisering________________12s.
5.2. Ekkolokalisering hos dyr_______________________________ 12-13pp.
Ekkolokaliseringssystem av sommerfugler________________________ 13-16pp.
Ekkolofi hos delfiner__________________________________________16-20pp.
5.3. Ekkolokalisering av blinde ______________________________20-21pp.
6. Verdensekko__________________________________________21-24pp.
7. Liste over brukt litteratur__________________24 sider.
1. Introduksjon:
Brøler udyret i den dype skogen,
Blåser hornet, brøler torden,
Synger jomfruen bak bakken?
For hver lyd
Ditt svar i tom luft
Plutselig føder du...
A.S. Pushkin
Disse poetiske linjene beskriver et interessant fysisk fenomen - ekko. Vi er alle kjent med ham. Vi hører ekkoet når vi er i en skoglysning, i en kløft, flyter langs en elv mellom høye bredder, og ferdes i fjellet.
Det antas at det animerte bildet av ekkoet er bildet av en nymfe som kan høres, men ikke kan sees.
I følge legenden om de gamle grekerne ble skognymfen Echo forelsket i den vakre unge mannen Narcissus. Men han tok ikke hensyn til henne, han var helt opptatt av uendelig å se ut i vannet og beundre speilbildet hans. Den stakkars nymfen var forstenet av sorg, alt som var igjen av henne var stemmen hennes, som bare kunne gjenta avslutningene på ordene som ble sagt i nærheten.
Jeg så det, lyste opp og sørget over den forkastede skjebnen,
Jeg ble bare en stemme, et ekko, vinden, ingenting.
Oversettelse fra gammelgresk av Sergei Osherov
Alexander Kanabel, "Echo", 1887
I følge en annen legende ble nymfen Echo straffet av Zevs kone, Hero. Dette skjedde fordi Echo prøvde med sine taler å distrahere Heras oppmerksomhet fra Zevs, som på den tiden fridde til andre nymfer. Da hun la merke til dette, ble Hera sint og gjorde det slik at Echo ikke kunne snakke når andre var stille, og ikke kunne tie når andre snakket. Myten om nymfen Echo reflekterte de gamles forsøk på å forklare det fysiske fenomenet ekko, som består i gjentatt refleksjon av lydbølger.
I følge en annen legende var Echo forelsket i skogguddommen Pan, og de hadde en felles datter, Yamba, som den poetiske meteren av jambiske er oppkalt etter.
Bildet av en nymfe, noen ganger munter, og oftere trist, kan finnes i dikt av diktere fra forskjellige tidsepoker. Så vi møter ham i et dikt av en romersk poet fra det 4. århundre. Decima Magna Ausonia:
I dine ører jeg, Echo, lever, går forbi
overalt,
skrive.
Bildet av nymfen Echo finnes i et av A. A. Bloks dikt:
Lacy løvverk!
Høst gull!
Jeg ringer – og tre ganger
Det høres høyt for meg langveisfra
Nymfen svarer, ekkoet svarer...
I A.A. Fets dikt sukker ekkoet, til og med stønner:
Den samme fuglen som sang
Om natten synger han sangen sin,
Men den sangen ble tristere,
Det er ingen glede i hjertet.
Echo stønnet stille:
Ja, det vil ikke...
2. Lydrefleksjon. Ekko:
Et ekko dannes som et resultat av refleksjon av lyd fra forskjellige hindringer - veggene i et stort tomt rom, en skog, hvelvene til en høy bue i en bygning.
Vi hører et ekko bare når den reflekterte lyden oppfattes separat fra den talte lyden. For å gjøre dette er det nødvendig at tidsintervallet mellom virkningen av disse to lydene på trommehinnen er minst 0,06 s.
For å bestemme hvor lenge etter et kort utrop er laget av en person, når den reflekterte lyden øret hans hvis han står i en avstand på 2 m fra denne veggen. Lyden må reise dobbelt så langt - til veggen og tilbake, d.v.s. 4 m, spredning med en hastighet på 340 m/s. Dette vil kreve tid t=s: v, dvs.
t= 4 m: 340 m/s ≈ 0,01 s.
I dette tilfellet er intervallet mellom de to lydene som oppfattes av en person - uttalt og reflektert - betydelig mindre enn det som er nødvendig for å høre ekkoet. I tillegg forhindres dannelsen av et ekko i rommet av møbler, gardiner og andre gjenstander i det som delvis absorberer den reflekterte lyden. Derfor, i et slikt rom, blir ikke folks tale og andre lyder forvrengt av ekko, men lyder klart og forståelig.
Store, halvtomme rom med glatte vegger, gulv og tak har en tendens til å reflektere lydbølger veldig godt. I et slikt rom, på grunn av at tidligere lydbølger treffer påfølgende, blir lyder overlagret, og det dannes en summing. For å forbedre lydegenskapene til store saler og auditorier er veggene ofte foret med lydabsorberende materialer.
Virkningen til et horn, et ekspanderende rør vanligvis med rundt eller rektangulært tverrsnitt, er basert på egenskapen til lyd som reflekteres fra glatte overflater. Ved bruk spres ikke lydbølger i alle retninger, men danner en smalt rettet stråle, på grunn av dette øker lydstyrken og den sprer seg over en større avstand.
3. Ekkotyper:
Enkelt multiplum
Enkelt ekko er en bølge som reflekteres fra en hindring og mottas av en observatør.
La oss se på bildet:
Lydkilden O er plassert i en avstand L fra veggen. Lydbølgen reflekterer fra veggen i retning AB, og går tilbake til observatøren, og han hører et ekko.
Flere ekko- dette er et ekko som oppstår fra en eller annen høy lyd, som genererer ikke én, men flere suksessive lydresponser.
Funnet i steinete områder, fjellområder og steinslott.
Flere ekkoer oppstår når det er flere reflekterende overflater plassert i forskjellige avstander fra lydkilden (observatøren). Figuren viser hvordan et dobbeltekko kan oppstå. Det første ekkosignalet kommer til observatøren i retning AB, og det andre - i retning CD. Ankomsttiden til det første ekkosignalet, regnet fra begynnelsen av det opprinnelige signalet, er 2L1/s; følgelig er tiden for den andre lik 2L2/s.
4.Hvordan finne et ekko?
Ingen så ham
Og alle har hørt,
Uten en kropp, men den lever,
Uten en tunge, skriker han.
Nekrasov.
Blant historiene til den amerikanske humoristen Mark Twain er det en morsom fiksjon om ulykkene til en samler som hadde ideen om å lage seg en samling av ekkoer! Eksentrikken kjøpte utrettelig opp alle de tomtene der flere eller på annen måte bemerkelsesverdige ekko ble gjengitt.
"Først og fremst kjøpte han et ekko i Georgia, som ble gjentatt fire ganger, deretter seks ganger i Maryland, deretter 13 ganger i Maine. Neste kjøp var et 9x ekko i Kansas, etterfulgt av et 12x ekko i Tennessee, kjøpt billig fordi det trengte reparasjoner: en del av klippen hadde kollapset. Han mente at det kunne repareres ved ferdigstillelse; men arkitekten som tok på seg denne oppgaven hadde aldri bygget et ekko og ødela det derfor fullstendig - etter bearbeiding kunne det bare være egnet til å beskytte døve og stumme..."
Dette er selvfølgelig en spøk, men fantastiske ekkoer finnes i forskjellige, hovedsakelig fjellrike, områder på kloden, og noen har lenge fått verdensomspennende berømmelse.
Noen kjente multiple ekkoer: På Woodstock Castle i England gjentar ekkoet tydelig 17 stavelser. Ruinene av Derenburg slott nær Halberstadt produserte et 27-stavelses ekko, som imidlertid ble stille siden den ene veggen ble sprengt. Steinene, spredt ut i en sirkel nær Adersbach i Tsjekkoslovakia, gjentar seg på et bestemt sted, tre ganger 7 stavelser; men noen få skritt fra dette punktet gir ikke selv lyden av et skudd noe ekko. Et svært mangfoldig ekko ble observert i ett (nå nedlagt) slott nær Milano: et skudd avfyrt fra et uthusvindu ble ekko 40-50 ganger, og et høyt ord - 30 ganger... I et spesielt tilfelle er ekkoet konsentrasjonen av lyd ved å reflektere den fra konkave buede overflater. Så hvis en lydkilde er plassert i ett av de to fokusene til det ellipsoidale hvelvet, blir lydbølgene samlet i det andre fokuset. Dette forklarer for eksempel den berømte " øret til Dionysos"i Syracuse - en grotte eller fordypning i veggen, hvorfra hvert ord som ble talt av de som var fengslet i den kunne høres et sted fjernt fra den. En kirke på Sicilia hadde en lignende akustisk eiendom, hvor man på et bestemt sted kunne høre Hviskede ord i skriftestolen er også kjent i denne forbindelsen er mormon-tempelet ved Salt Lake i Amerika og grottene i Oliva klosterparken i nærheten av Danzig et fantastisk sted i Sibir ved Lena-elven nord for Kirensk. Relieffet fra de steinete breddene der er slik at ekkoet av hornene til skip som reiser langs elven kan gjentas opptil 10 eller til og med 20 ganger (under gunstige værforhold, et slikt ekko oppfattes noen ganger som en lyd som gradvis blekner, og noen ganger som en lyd som flagrer fra forskjellige retninger. Flere ekkoer kan også høres på innsjøen Teletskoye i Altai-fjellene. Denne innsjøen er 80 km lang bred; dens bredder er høye og bratte, dekket av skog. Et skudd fra en pistol eller et skarpt høyt skrik her genererer opptil 10 ekkosignaler som lyder i 10...15 s. Det er merkelig at lydresponsene for observatøren ofte ser ut til å komme fra et sted ovenfra, som om ekkoet ble fanget opp av kystbakkene.
Avhengig av observatørens terreng, plassering og orientering, værforhold, tid på året og dagen, endrer ekkoet volum, klang og varighet; antall repetisjoner endres. I tillegg kan frekvensen til lydresponsen endres; den kan vise seg å være høyere eller omvendt lavere sammenlignet med frekvensen til det originale lydsignalet.
Det er ikke så lett å finne et sted hvor ekkoet er tydelig hørbart en gang. I Russland er det imidlertid relativt enkelt å finne slike steder. Det er mange sletter omgitt av skog, mange lysninger i skogene; Det er verdt å rope høyt i en slik lysning at et mer eller mindre tydelig ekko kan høres fra skogveggen.
I fjellet er ekko mer varierte enn på slettene, men de er mye mindre vanlige. Det er vanskeligere å høre et ekko i fjellområder enn på en skogkledd slette.
Hvis vi ser for oss at en person befinner seg ved foten av et fjell, og en hindring som skal reflektere lyden er plassert over ham, for eksempel i AB. Det er lett å se at lydbølger som forplanter seg langs linjene Ca, Cb, Cc, når de reflekteres, ikke vil nå øret hans, men vil bli spredt i rommet i retningene aa, bb, cc.
Det er en annen sak om en person passer på nivået av hindringen eller til og med litt over den. Lyd som beveger seg nedover i retningene Ca, C b vil returnere til den langs stiplede linjer C aaC eller C bb C, og reflekteres fra jorda en eller to ganger. Utdypingen av jorda mellom begge punkter bidrar ytterligere til klarheten i ekkoet, og fungerer som et konkavt speil. Tvert imot, hvis jorda mellom punktene C og B er konveks, vil ekkoet være svakt og vil ikke engang nå det menneskelige øret i det hele tatt: en slik overflate sprer lydstråler som et konvekst speil.
Å finne ekko i ujevnt terreng krever litt ferdigheter. Selv etter å ha funnet et gunstig sted, må du fortsatt kunne fremkalle et ekko. Først og fremst bør du ikke plassere deg for nær hindringen: lyden må reise en lang nok vei, ellers vil ekkoet komme tilbake for tidlig og smelte sammen med selve lyden. Når vi vet at lyd går 340 m per sekund, er det lett å forstå at hvis vi plasserer oss i en avstand på 85 m fra en hindring, bør vi høre et ekko et halvt sekund etter lyden.
Selv om ekkoet vil gi opphav til «hver lyd sin respons i den tomme luften», reagerer det ikke like tydelig på alle lyder. Ekkoet er ikke det samme, «enten et beist brøler i en dyp skog, et horn blåser, torden brøler, eller en jomfru synger bak en høyde». Jo skarpere og mer brå lyden er, desto klarere blir ekkoet. Den beste måten å lage et ekko på er ved å klappe i hendene. Lyden av den menneskelige stemmen er mindre egnet for dette, spesielt stemmen til en mann; høye toner av kvinne- og barnestemmer gir et tydeligere ekko.
Det er en flagrende ekkoeffekt i store rom som måler 20 meter eller mer når det er to parallelle glatte vegger, eller tak og gulv, som det er en lydkilde mellom. Det kalles flagre.
Som et resultat av flere refleksjoner ved mottakspunktet forsterkes lyden med jevne mellomrom, og på korte pulserende lyder, avhengig av frekvenskomponentene til ekkoet og intervallet mellom dem, får den karakteren av rasling, knitring eller en rekke påfølgende og falmende ekkosignaler.
5. Praktisk anvendelse. Ekkolokalisering:
I lang tid hadde folk ingen fordel av ekko før det ble oppfunnet en måte å måle dybden på hav og hav ved å bruke den. Denne oppfinnelsen ble født ved en tilfeldighet. I 1912 sank den enorme havdamperen Titanic med nesten alle passasjerene - den sank fra en tilfeldig kollisjon med et stort isflak. For å forhindre slike katastrofer prøvde de å bruke ekko i tåke eller om natten for å oppdage tilstedeværelsen av en isbarriere foran skipet. Metoden rettferdiggjorde seg ikke i praksis, «men den ga opphav til en annen idé: å måle havets dybde ved å bruke refleksjon av lyd fra havbunnen. Ideen viste seg å være svært vellykket.
Figuren under viser installasjonsskjemaet. På den ene siden av skipet er det plassert en patron i lasterommet, nær bunnen, som gir en skarp lyd når den antennes. Lydbølger suser gjennom vannsøylen, når bunnen av havet, reflekteres og løper tilbake og bærer med seg et ekko. Det oppdages av en sensitiv enhet installert, som patronen, i bunnen av skipet. En nøyaktig klokke måler tidsintervallet mellom forekomsten av en lyd og ankomsten av et ekko. Når du kjenner lydhastigheten i vann, er det lett å beregne avstanden til en reflekterende hindring, det vil si å bestemme dybden til havet eller havet.
Ekkoloddet, som denne installasjonen ble kalt, gjorde en virkelig revolusjon i praksisen med å måle havdyp. Å bruke dybdemålere fra tidligere systemer var kun mulig fra et stasjonært fartøy og krevde mye tid. Lotlinen må senkes fra hjulet som den er viklet på ganske sakte (150 m per minutt); Den omvendte stigningen er nesten like sakte. Å måle en dybde på 3 km med denne metoden tar 3/4 av en time. Ved hjelp av et ekkolodd kan målinger også gjøres på noen få sekunder, med full fart på skipet, samtidig som man får et resultat som er usammenlignbart mer pålitelig og nøyaktig. Feilen i disse målingene overstiger ikke en kvart meter (for hvilke tidsintervaller bestemmes med en nøyaktighet på 3000-dels sekund).
Hvis nøyaktig måling av store dybder er viktig for vitenskapen om oseanografi, er evnen til raskt, pålitelig og nøyaktig å bestemme dybden på grunne steder en betydelig hjelp i navigasjonen, og sikrer sikkerheten: takket være ekkoloddet kan skipet trygt og nærmer seg raskt land.
Moderne ekkolodd bruker ikke vanlige lyder, men ekstremt intense "ultralyder", uhørbare for det menneskelige øret, med en frekvens på flere millioner vibrasjoner per sekund. Slike lyder skapes av vibrasjoner av en kvartsplate (piezokvarts) plassert i et raskt varierende elektrisk felt.
Siden lydbølger i luft har en konstant forplantningshastighet (ca. 330 meter per sekund), kan tiden det tar før lyden kommer tilbake gi informasjon om fjerning av en gjenstand. For å bestemme avstanden til et objekt i meter, må du måle tiden i sekunder før ekkoet kommer tilbake, dele det på to (lyden reiser avstanden til objektet og tilbake) og gange med 330 - du får den omtrentlige avstanden i meter. Basert på dette prinsippet ekkolokalisering, brukes hovedsakelig for å måle dybden av reservoarer (i dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til at lydbølger beveger seg raskere i vann enn i luft). Men det er feil å bestemme avstanden til lyn ved tidsforskjellen mellom lyn og torden. Sjokkbølgen beveger seg raskere enn lydens hastighet.
Ekkolokalisering kan være basert på refleksjon av signaler av ulike frekvenser - radiobølger, ultralyd og lyd. De første ekkolokaliseringssystemene sendte et signal til et bestemt punkt i rommet og, basert på responsforsinkelsen, bestemte dens avstand, gitt den kjente bevegelseshastigheten til dette signalet i et gitt miljø og evnen til hindringen som avstanden ble målt til for å reflektere denne typen signaler. Å inspisere en del av bunnen på denne måten ved hjelp av lyd tok
betydelig tid.
Radiobølger De har også evnen til å bli reflektert fra overflater som er ugjennomsiktige for radiobølger (metall, ionosfære, etc.) – radar er basert på denne egenskapen til radiobølger.
Ekko er en betydelig forstyrrelse i lydopptak. Derfor er veggene i rom der sanger, radioreportasjer er spilt inn, så vel som tekstene til TV-reportasjer leses, vanligvis utstyrt med lydabsorberende skjermer laget av myke eller ribbede materialer som absorberer lyd. Prinsippet for deres operasjon er at en lydbølge som treffer en slik overflate ikke reflekteres tilbake og dempes innvendig på grunn av viskøs friksjon av gassen. Dette forenkles spesielt av porøse overflater laget i form av pyramider, siden selv reflekterte bølger sendes ut på nytt dypt inn i hulrommet mellom pyramidene og blir ytterligere svekket ved hver etterfølgende refleksjon.
5.1.Teknisk støtte for ekkolokalisering:
Ekkolokalisering kan være basert på refleksjon av signaler av ulike frekvenser - radiobølger, ultralyd og lyd. De første ekkolokaliseringssystemene sendte et signal til et bestemt punkt i rommet og, basert på responsforsinkelsen, bestemte dens avstand, gitt den kjente bevegelseshastigheten til dette signalet i et gitt miljø og evnen til hindringen som avstanden ble målt til for å reflektere denne typen signaler. Å inspisere bunnområdet på denne måten ved hjelp av lyd tok betydelig tid.
I dag brukes ulike tekniske løsninger med samtidig bruk av signaler med ulike frekvenser, noe som kan fremskynde ekkolokaliseringsprosessen betydelig.
5.2.Ekkolokalisering hos dyr:
Dyr bruker ekkolokalisering for å navigere i rommet og for å bestemme plasseringen av objekter rundt dem, hovedsakelig ved hjelp av høyfrekvente lydsignaler. Den er mest utviklet hos flaggermus og delfiner, den brukes også av spissmus, en rekke arter av seler, fugler (guajaros, swiftlets, etc.).
Denne metoden for orientering i rommet lar dyr oppdage gjenstander, gjenkjenne dem og til og med jakte under forhold med fullstendig fravær av lys, i huler og på betydelig dybde.
Ekkolokaliseringssystem av sommerfugler.
Cutworms (Noctuidae), eller noctules, er den rikeste familien av Lepidoptera, som inkluderer mer enn 20 tusen arter (i vårt land er det omtrent 2 tusen arter). På varme sommerkvelder treffer disse luftige sommerfuglene med glitrende gule øyne ofte glasset på landverandaer, tiltrukket av lyset fra lampene. Familien av cutworms inkluderer også vakre store sommerfugler - "bånd" eller "ordrebånd" (Catocalinae) med et rødt, gult eller blått mønster på bakvingene. Disse helt ufarlige skapningene lider oftest av samlere for sin skjønnhet nektaren av blomster eller fermentert plantesaft, men i larvestadiet blir de ofte de verste skadedyrene i jordbruket. Av disse er spesielt kålormen (Mamestra brassicae) og vinterskjæreormen (Agrotis segetum).
Noctuids fikk navnet sitt på grunn av deres likhet med ugler, og utseendet til begge bestemmes i stor grad av detaljene i deres nattlige livsstil. Det er andre elementer av konvergent likhet: syn tilpasset svært lave lysnivåer, et svært følsomt auditivt system og, som en nødvendig betingelse for å realisere hørselsevner, evnen til å fly stille. Både ugler og møll bruker hørselen for passiv plassering: fugler bestemmer byttets posisjon ved den karakteristiske raslende lyden, og sommerfugler, som oppfatter ekkolokaliseringssignalene til flaggermus, kan manøvrere i tide og komme seg vekk fra hovedfienden.
I motsetning til det passive lokaliseringssystemet til ugler, er ekkolokaliseringen til flaggermus et aktivt system, siden de selv sender ut ultralydundersøkelsespulser. Ved hjelp av en ekkolokalisering er mus godt orientert i fullstendig mørke når de flyr i tette kratt, fanger de opp akustiske refleksjoner fra små insekter, selv mot bakgrunnen av løvverk. Sommerfugler kan høre de høye museklikkene fra en avstand på 35 m; dette er fem til seks ganger deteksjonsområdet til et insekt av en mus. Dette forholdet tvang rovdyr til å omstrukturere jaktstrategien sin. Noen arter av mus, når de nærmer seg et bytte, bruker ikke en ekkolokalisering, men stoler på støyen fra selve insektets flukt; andre omorganiserer lokaliseringssystemet sitt for å redusere volumet av sonderingssignaler og flytte de dominerende frekvensene til de områdene i ultralydområdet der kuttormer er mindre følsomme.
Den systematiske studien av de akustiske relasjonene mellom flaggermus og sommerfugler begynte på 50-tallet med bruken av tilstrekkelig utstyr. Disse studiene er uløselig knyttet til navnene på de amerikanske vitenskapsmennene K. Reder, E. Treat, G. Agee, W. Adams, kanadiske J. Fullard og dansk bioakustikk under ledelse av A. Michelsen. Takket være innsatsen til disse og mange andre forskere ble de grunnleggende kvantitative relasjonene i systemet for "ekkolokaliseringsmotvirkning" av møll og flaggermus etablert.
Imidlertid passer ikke alle kjente fakta godt inn i konseptet med den beskyttende funksjonen til sommerfuglenes auditive system. Spesielt kuttorm som lever på øyene (Hawaiian og Færøyene), hvor det ikke er flaggermus, oppfatter likevel ultralyd like godt som deres kontinentale motstykker. Kanskje forfedrene til øysommerfugler en gang eksisterte sammen med flaggermus, men deres romlige isolasjon fra rovdyr har vart i flere titusenvis av år. Bevaring av høy akustisk følsomhet i et bredt spekter av frekvenser hos øyskjæreorm indikerer at deres auditive system ikke bare kan utføre funksjonen som beskyttelse mot flaggermus. Interessant nok viste sommerfugler som gikk over fra en nattlig til en daglig livsstil tegn på reduksjon i hørselssystemet.
Selv i forrige århundre var det kjent at mange møll på flukt gjør korte klikk selv. Signalene til bjørner (Arctiidae) tilskrives nå en beskyttende og advarende funksjon, siden disse insektene, i motsetning til de fleste andre, er uspiselige. Natteugler (både hanner og hunner) kan også klikke mens de flyr. En person er i stand til å høre disse lydene, som minner om stille utladninger av statisk elektrisitet. Det subjektivt lave klikkvolumet kan forklares med at kun en liten del av spektralkomponentene i signalet er konsentrert i frekvensområdet som er tilgjengelig for vår hørsel. Møllenes evne til å produsere akustiske utslipp kan ikke forklares innenfor rammen av det eksisterende konseptet med beskyttende atferd, siden de ved å sende ut ultralyd kun avslører seg selv foran flaggermus, som bruker samme frekvensområde for ekkolokalisering.
Antagelsen om mølls evne til ekkolokalisering ble først gjort av den engelske entomologen G.E. Hinton på et møte i Royal Entomological Society of London i 1955. Ideen forårsaket resonans: flere arbeider dukket opp, inkludert teoretiske beregninger av mulig rekkevidde av møll-ekkolokker. Estimater fra forskjellige forskere skilte seg med mer enn en størrelsesorden - fra 10 cm til 2 m Og selv om teknologien på 50-tallet allerede gjorde det mulig å eksperimentelt teste ekkolokaliseringshypotesen, av en eller annen grunn ble ikke denne retningen utviklet.
Den russiske entomologen G.N. Gornostaev skrev om mølls evne til å utføre aktiv akustisk plassering. "Det er generelt akseptert at trommeorganene til sommerfugler tjener til å fange opp ultralydimpulser fra en jaktflaggermus. Dette er imidlertid neppe deres hovedrolle, langt mindre den eneste. Etter vår mening bør sommerfugler som flyr i de mørkeste timene på døgnet, i likhet med flaggermus, ha et ekkolokaliseringssystem der trommeorganene kan tjene som mottakere av reflekterte signaler”1.
For å illustrere flydynamikken til en middels stor møll (3 cm lang) med en hastighet på 1 m/s i en skala som er kjent for mennesker, vil vi utføre en enkel beregning: på 1 s flyr en sommerfugl 1 m eller 33 ganger størrelsen. En bil som er 3 m lang, kjører 33 ganger sin lengde på 1 s, beveger seg med en hastighet på 100 m/s eller 360 km/t. Hva slags syn må du ha for å navigere med en slik hastighet ved å bruke lyset fra stjernene? Det skal bemerkes at kuttorm flyr i åpne områder med hastigheter betydelig over 1 m/s. Men i kratt flyr sommerfugler vanligvis sakte, men belysningen der, på grunn av skyggelegging av blader, er omtrent en størrelsesorden mindre enn under stjernehimmelen. Dermed kan selv svært sensitivt syn ikke være nok til å navigere i et raskt skiftende miljø. Det må imidlertid innrømmes at i motsetning til en bil, vil en kollisjon mellom et insekt og en hindring ikke være en så katastrofal hendelse.
Når vi planla eksperimenter for å studere ekkolokaliseringsevnen til sommerfugler, måtte vi løse et helt kompleks av innbyrdes motstridende problemer. Det første og kanskje vanskeligste er hvordan man skiller orientering basert på ekkolokalisering og visuell informasjon? Hvis du dekker øynene til sommerfugler med en slags maling, slutter de å fly, og hvis eksperimenter utføres i mørket, hvordan registrerer du insektets oppførsel? Vi brukte ikke infrarød teknologi, siden evnen til å oppfatte langbølget optisk stråling lenge har vært mistenkt hos møll. For det andre forstyrrer sommerfugler luftmiljøet i stor grad under flyturen. Luftvirvler dannes ved siden av det flygende insektet og bak det fra hvert slag. Gjenstander som faller inn i sonen til disse virvlene forvrenger uunngåelig luftstrømmene, og sommerfuglen kan i prinsippet føle slike endringer ved hjelp av en rekke mekanoreseptorer plassert på vingene og kroppen. Og til slutt, når du setter opp eksperimenter, er det ønskelig å ha litt a priori informasjon om parametrene til et hypotetisk ekkolokaliseringssystem, siden eksperimentelle oppsett basert på en estimert rekkevidde på 10 cm og 2 m kan være strukturelt helt forskjellige.
Ekkolokalisering hos delfiner.
For tjue år siden var delfiner i raseri. Det var ingen mangel på fantastiske spekulasjoner om noe tema knyttet til disse dyrene. Over tid har moten gått, og spekulasjonene er fortjent glemt.
Hva er igjen? Noe som har tiltrukket forskere helt fra starten. Delfiner er veldig unike dyr. På grunn av den utelukkende akvatiske livsstilen, fungerer alle systemer i delfinens kropp - sanseorganer, luftveier, sirkulasjonssystemer, etc. - under helt andre forhold enn tilsvarende systemer for landpattedyr. Derfor lar studiet av delfiner oss ta en ny titt på mange kroppsfunksjoner og få en dypere forståelse av de grunnleggende mekanismene som ligger til grunn for dem.
Blant alle systemene i delfinens kropp er en av de mest interessante hørselssystemet. Faktum er at synet under vann er begrenset på grunn av vannets lave gjennomsiktighet. Derfor får delfinen grunnleggende informasjon om omgivelsene gjennom hørselen. Samtidig bruker den aktiv plassering: den analyserer ekkoet som oppstår når lydene den produserer reflekteres fra omkringliggende objekter. Ekko gir nøyaktig informasjon ikke bare om posisjonen til objekter, men også om deres størrelse, form, materiale, dvs. lar delfinen lage et bilde av omverdenen, ikke verre eller enda bedre enn ved hjelp av syn. At delfiner har en uvanlig utviklet hørsel har vært kjent i flere tiår. Volumet av hjerneregionene som er ansvarlige for hørselsfunksjoner hos delfiner er titalls ganger større enn hos mennesker (selv om det totale volumet av hjernen er omtrent det samme). Delfiner oppfatter frekvenser av akustiske vibrasjoner nesten 8 ganger høyere (opptil 150 kHz) enn mennesker (opptil 20 kHz). De er i stand til å høre lyder hvis kraft er 10-30 ganger lavere enn den som er tilgjengelig for menneskelig hørsel. Men for å navigere i miljøet ved hjelp av hørselen er det ikke nok å høre lyder. Du må også subtilt skille en lyd fra en annen. Og delfiners evne til å skille lydsignaler er dårlig studert. Vi prøvde å fylle dette gapet.
Lyd - vibrasjoner av luft, vann eller annet medium med frekvenser fra 16 til 20 000 Hz. Enhver naturlig lyd er et sett med vibrasjoner med forskjellige frekvenser. Dens tonehøyde og klangfarge avhenger av vibrasjonene av hvilke frekvenser lyden er laget av, dvs. hvordan en lyd skiller seg fra en annen. Øret til et dyr eller en person er i stand til å analysere lyd, det vil si å bestemme hvilket sett med frekvenser det består av. Dette skyldes det faktum at øret fungerer som et sett med frekvensfiltre, som hver reagerer på sin egen vibrasjonsfrekvens. For at analysen skal være nøyaktig, må frekvensfilterinnstillingene være "skarpe". Jo skarpere tuning, jo mindre frekvensforskjell er øret, jo høyere er frekvensoppløsningen (FRS). Men lyd er ikke bare en samling av vibrasjoner med forskjellige frekvenser. Hver av dem endres fortsatt over tid: den blir sterkere, noen ganger svakere. Det auditive systemet må kunne spore disse raske endringene i lyd, og jo bedre det gjør dette, jo rikere er informasjonen om lydens egenskaper. Derfor, i tillegg til TRS, er tidsoppløsning (TRS) svært viktig. FRS og HRV bestemmer evnen til å skille en lyd fra en annen. Det er disse hørselsegenskapene som måles i delfiner.
For å måle noen karakteristikk av hørsel, må du løse to problemer. Først må du velge testsignaler, det vil si lyder med slike egenskaper at evnen til å høre dem avhenger av den målte hørselsegenskapen. For å måle følsomhet må du for eksempel bruke lyder med forskjellig intensitet: jo svakere lyden som kan høres, jo høyere er følsomheten. For å måle oppløsning bør settet med testlyder være mer komplekst, men mer om det nedenfor. For det andre må du finne ut om dyret hører eller ikke hører testsignalet. La oss starte med den andre oppgaven. For å finne ut hva delfinen hørte brukte vi opptak av elektrisk aktivitet i hjernen. Når de utsettes for lyd, blir mange celler begeistret samtidig, og de elektriske potensialene de produserer utgjør et ganske kraftig signal som kalles et fremkalt potensial (EP). Den elektriske aktiviteten til en individuell nervecelle kan bare registreres ved å sette inn en mikroskopisk sensor-elektrode i dyrets hjerne. Slike forsøk på høyt organiserte dyr er forbudt. Den totale aktiviteten til mange celler (dvs. EP) kan registreres ved å berøre overflaten av hodet med en elektrode. Denne prosedyren er helt ufarlig. VP er en god indikator på om en delfin kan høre en lyd. Hvis en EP registreres etter at lyden er presentert, betyr det at hørselssystemet reagerer på denne lyden. Hvis VP-verdien synker, oppfattes lyden på grensen av hva som er mulig. Hvis det ikke er noen VP, blir mest sannsynlig ikke lyden oppfattet. Og nå om testsignalene som brukes til å måle puls. For å måle brukes en teknikk som kalles maskering. Først gis et testsignal - sender en lyd med en viss frekvens. Denne lyden forårsaker en elektrisk respons fra hjernen - EP. Deretter legges en annen lyd til lyden - interferens. Interferensen overdøver testsignalet, som blir mindre hørbart, og amplituden til EP synker. Jo sterkere interferens, jo sterkere jamming, og ved en viss interferensintensitet forsvinner VP helt: maskeringsterskelen er nådd. Maskering brukes til å måle FRS fordi det avhenger av de frekvensselektive egenskapene til hørselen. Ved forskjellige frekvenser av prøven og interferensen trengs interferensen mye sterkere for maskering enn når frekvensene sammenfaller. Dette er en manifestasjon av frekvensselektivitet: det auditive systemet er i stand til å skille mellom frekvensene til testsignalet og interferens hvis de er forskjellige. Jo skarpere frekvensselektiviteten er, desto skarpere svekkes maskeringen når frekvensene til prøven og interferensen er forskjellige. For å få nøyaktige kvantitative data er det nødvendig å finne hvordan maskeringsterskler avhenger av frekvensforskjellen mellom prøven og støyen.
Hovedresultatet oppnådd ved måling av FRS ved bruk av maskeringsmetoden: skarpheten til auditive filtre innstilt på forskjellige lydfrekvenser. For å karakterisere skarpheten til filtre, brukes en metrikk som kalles forholdet mellom innstillingsfrekvens og ekvivalent filterbredde her. Vi vil ikke gå i detalj om hvordan det beregnes: det viktige er at det er et enkelt estimat for alle tuningkurver, og jo høyere denne indikatoren er, desto skarpere er tuning. Hva sier disse resultatene?
Først og fremst om den eksepsjonelt høye frekvensresponsen, spesielt i høyfrekvensområdet (ti titalls kHz). Her når nivået på HR 50 enheter, dvs. En delfins hørsel kan skille frekvenser som avviker med bare 1/50. Dette er 4-5 ganger bedre enn hos andre dyr og mennesker. Men en så høy FRS observeres bare i området med høye frekvenser som er utilgjengelige for menneskelig hørsel. I området som er tilgjengelig for hørselen til både mennesker og delfiner, er FRS for en delfins hørsel merkbart lavere - omtrent det samme som for et menneske. Hvordan måle tidsoppløsningen til hørselen? Det er flere måter å gjøre dette på. Du kan bruke par med korte lydpulser: hvis intervallet mellom pulsene i et par er større enn en viss verdi, høres de separat, og hvis mindre, smelter de sammen til ett klikk. Minimumsintervallet der to separate pulser kan høres er et mål på HRV. Du kan bruke en lyd hvis intensitet rytmisk pulserer (lydmodulasjon): den maksimale frekvensen av pulseringer der de ennå ikke smelter sammen til en monoton lyd, er også et mål på HRV. En annen måte: en kort pause gjøres i den kontinuerlige lyden. Hvis varigheten av pausen er veldig kort, "glipper" den ubemerket. Minimumsvarigheten av en pause der den kan oppdages er også et mål på HRV. Hvordan kan du se om et dyr hører en gjentatt lydpuls, eller en pulsering i volum, eller en kort pause? Registrerer også VP. Ettersom varigheten av pausen avtar, reduseres også VP til den forsvinner helt. Hørbarheten til andre testsignaler bestemmes også. Eksperimentene ga imponerende resultater. Delfinens HRV viste seg å ikke være 2-3, eller til og med 10, men titalls (nesten 100) ganger høyere enn hos mennesker. Menneskelig hørsel lar en skille mellom tidsintervaller på mer enn en hundredels sekund (10 ms). Delfiner skiller mellom intervaller på ti tusendeler av et sekund (0,1-0,3 ms). Pulseringer i lydvolum forårsaker EP når frekvensen deres nærmer seg 2 kHz (hos mennesker - 50-70 Hz).
Hvorfor har hørselssystemet generelt en eller annen grense for FRS og HRV? Det enkleste svaret: fordi dette er grensen for hva som er mulig for naturen. Dette er akkurat det inntrykket som ble skapt som et resultat av å studere hørselen til mennesker og mange forsøksdyr: i alle av dem er FRS og HRV ganske nærme. Men delfiner viser at det auditive systemet faktisk har både mye skarpere frekvensinnstilling og bedre diskriminering av tidsintervaller. Hvorfor har ikke hørselssystemet til andre dyr nådd slike indikatorer? Tilsynelatende ligger hele poenget i den uunngåelige motsetningen mellom frekvens og tidsoppløsning: jo bedre FRS, jo dårligere HRV, og omvendt. Dette er en rent matematisk lov, gyldig for ethvert oscillerende system, og ikke bare for øret: hvis systemet er skarpt innstilt til en viss frekvens (høyfrekvent selektivitet), så har det lav tidsoppløsning. Dette kan uttrykkes med et enkelt forhold: Q = F/B, der Q er frekvensselektiviteten (skarphet), F er frekvensen som filteret er innstilt på, B er filterets båndbredde (dvs. området av frekvenser som det pasninger). Hastigheten som signalamplituden kan endre seg med avhenger av B: Jo større den er, jo raskere signalendringer passerer filteret, men jo "dummere" er det (mindre Q). Derfor må det auditive systemet finne et kompromiss mellom FRS og HRV, og begrense begge disse egenskapene på et eller annet nivå. Forbedring av en av dem er bare mulig på bekostning av forringelsen av den andre. Motsetningen mellom FRS og HRV blir mindre dramatisk ettersom F-frekvensen øker: Ved høye frekvenser er det mulig å kombinere et bredt B-bånd med skarp Q-selektivitet. Det er nettopp dette som observeres i delfinen, som har mestret ultralydfrekvensområdet . For eksempel, med en lydfrekvens på 100 kHz og Q = 50 (svært høy selektivitet), er filterbåndbredden B = 2 kHz, dvs. Det er mulig å overføre veldig raskt, opptil 2 kHz, lydmodulasjoner. Og ved en frekvens på 1 kHz vil et filter med samme selektivitet tillate modulasjoner med en frekvens på bare 20 Hz å passere - dette er for lavt. Et kompromiss er nødvendig her: for eksempel, med en frekvensselektivitet på 10, er det mulig å overføre modulasjoner opp til 100 Hz, dette er allerede akseptabelt. Og faktisk er dette nøyaktig hva FRS og HRV er ved denne frekvensen hos både mennesker og delfiner. Dette betyr at FRS og HRV for hørsel faktisk ikke bestemmes av grensen for hva som er mulig for det auditive systemet, men av et rimelig kompromiss mellom disse to egenskapene. Dermed lar studiet av et tilsynelatende eksotisk dyr oss forstå de grunnleggende prinsippene for å bygge det auditive systemet til alle dyr og mennesker.
Signalene som sendes ut av delfiner brukes til kommunikasjon og orientering basert på reflekterte lyder. Signalene varierer innen samme art. Det viste seg at det er signaler om ernæring, angst, redsel, nød, parring, smerte m.m. Arter og individuelle forskjeller i signaler fra hvaler er også notert. Ved å bruke høyfrekvente signaler, fange ekkoet av disse signalene, orienterer dyr seg i verdensrommet. Ved hjelp av ekko kan delfiner, selv med lukkede øyne, finne mat ikke bare om dagen, men også om natten, bestemme dybden på bunnen, nærheten til kysten og nedsenkede gjenstander. En person oppfatter deres ekkolokaliseringsimpulser som knirking av en dør som snur seg på rustne hengsler. Hvorvidt ekkolokalisering er karakteristisk for bardehval, som sender ut signaler med en frekvens på bare opptil flere kilohertz, er ennå ikke avklart.
Delfiner sender lydbølger retningsbestemt. Fettputen som ligger på kjeven og premaxillære bein og den konkave fremre overflaten av skallen fungerer som en lydlinse og reflektor: de konsentrerer signalene som sendes ut av luftsekkene og retter dem i form av en lydstråle til det lokaliserte objektet. Eksperimentelle bevis på virkningen av en slik ultralydspotlight ble oppnådd i USSR (E.V. Romanenko, A.G. Tomilin, B.A. Artemenko) og i utlandet (V. Evans, D. Prescott, V. Sutherland, R. Bale). Dannelsen av et ekkolokaliseringsapparat med et system av luftsekker kan ha ført til asymmetrien i hodeskallen: beinene i snuten til tannhvaler på høyre og venstre side er utviklet ulikt, spesielt i sonen for lydutslipp. Dette skyldes at den ene lydgangen brukes mer til å lage lyder, og den andre til å puste.
5.3.Ekkolokalisering av blinde.
For å navigere i verden kan personer med synshemminger enkelt bruke ekkolokalisering, sin egen "naturlige", som ikke krever bruk av noen tekniske enheter. Det er utrolig at en person med slike ferdigheter kan gjøre mye, til og med sykle eller rulleskøyter.
Det virker utrolig, men folk kan bruke ekkolokalisering, generelt, på samme måte som dyr som flaggermus eller delfiner bruker det. En person kan læres å gjenkjenne lydbølger som reflekteres av omkringliggende objekter, for å bestemme posisjonen, avstanden og til og med størrelsen på objekter som befinner seg i nærheten.
Følgelig, hvis en person hadde muligheten til å finne ut hvor og hva som ligger, kunne han bevege seg i rommet uten problemer. Denne orienteringsmetoden er allerede utviklet og blir undervist til blinde mennesker.
Utvikler og populariserer av menneskelig ekkolokalisering ( menneskelig ekkolokalisering- dette er navnet på denne teknikken) - Daniel Kish ( Daniel Kish). Selv er han helt blind og har lært seg å navigere i verden rundt seg ved hjelp av lyder. Essensen av metoden er veldig enkel: han klikker med tungen og lytter til ekkoet som oppstår når lyder reflekteres fra forskjellige overflater.
Det ser ut til at denne teknikken bare kan brukes "i den grad", fordi ekkoet knapt er hørbart. Dette er imidlertid ikke i det hele tatt sant: med dens hjelp kan Daniel bevege seg gjennom gjengrodde områder og til og med - noe som er vanskelig å tro! - sykle.
Noen blinde tror at noen av følelsene deres er ekstrasensoriske. For eksempel kan en slik person som går langs en bakgate føle "press" fra hvert tre han går forbi. Årsaken til dette er ganske forståelig: åpenbart er saken i ekkoet fra trinnene deres, som behandles av underbevisstheten. Dessuten, som det viser seg, er dette en erfaring som kan adopteres.
6. Verdensekko:
Forsinkelser av radiosignaler som har blitt tatt opp gjentatte ganger helt siden begynnelsen av radioæraen kalles "Stoermer-paradokset", "verdensekko", "langt forsinkede ekko" (LDE). Dette refererer til radioekko med svært lange forsinkelser og unormalt lave energitap. I motsetning til de velkjente ekkoene med forsinkelser på en brøkdel av et sekund, hvis mekanisme lenge har blitt forklart, forblir forsinkelser av radiosignaler på sekunder, titalls sekunder og til og med minutter et av de mest langvarige og spennende mysteriene av ionosfærisk fysikk. Det er vanskelig å forestille seg nå, men på begynnelsen av århundret ble all innspilt radiostøy først og fremst, og med den enkle epoken med storm og trykk, betraktet som signaler om en utenomjordisk sivilisasjon:
"Endringene jeg noterte skjedde på et bestemt tidspunkt, og analogiene mellom dem og tallene var så klare at jeg ikke kunne koble dem med noen grunn kjent for meg. Jeg er kjent med de naturlige elektriske forstyrrelsene som oppstår fra solen, polarblå og telluriske strømmer, og jeg var så sikker som man kan være på fakta at disse forstyrrelsene ikke skyldtes noen av de vanlige årsakene... Først etter en tid det går opp for meg at interferensen jeg observerte kunne ha vært et resultat av bevisst handling. Foranelsen om at jeg var den første som hørte en hilsen fra en planet til en annen, griper meg mer og mer... Til tross for svakheten og vagheten ga det meg dyp overbevisning og tro på at snart vil alle mennesker som én se på himmelen ovenfor oss, fylt med kjærlighet og respekt, fanget av de gode nyhetene: Brødre! Vi mottok en melding fra en annen planet, ukjent og fjern. Og det lød: en... to... tre...»
Nikolai Tesla, 1900
Men det var ikke tilfellet med LDE – ideen om at radioekko kunne være et kunstig fenomen, et slags telefonkort; utenomjordisk satellitt som vekket vår oppmerksomhet, ble ideen fremsatt først etter at astronomen Ronald Bracewell publiserte et kort notat i tidsskriftet Nature i 1960. I begynnelsen ble LDE-er oppfattet som bevis på tilstedeværelsen i det ytre rom av spesifikke skyer av raskt bevegelig plasma, i stand til ikke bare å reflektere radiosignaler, som jordens ionosfære, men også fokusere det originale signalet slik at kraften til det reflekterte signalet overstiger en tredjedel av kraften til originalen! Utgangspunktet var et brev fra ingeniør Jörgen Hals til den kjente astrofysikeren Karl Stoermer.
Astrofysiker Stoermer, fysiker Van der Pol (den berømte Van der Pol-ligningen) og ingeniør Hals organiserte en serie eksperimenter hvis formål var å teste tilstedeværelsen av fenomenet og dets hyppighet.
I 1927 begynte en sender plassert i Eindhoven å sende pulser som ble registrert av Hals i Oslo. Opprinnelig var hvert signal en sekvens av tre morseprikker. Disse signalene ble gjentatt hvert 5. sekund. I september ble sendermodus endret: intervallene ble økt til 20 sekunder. Detaljene i eksperimentet er ikke beskrevet i tilstrekkelig detalj, siden publiseringen av de eksperimentelle forholdene skjedde i konferansens forhandling og i et begrenset volum. Den 11. oktober 1928 ble det endelig registrert en rekke radioekkoer, Van der Pol melder dette i sitt telegram til Stoermer og Hulse: «I går kveld ble våre signaler ledsaget av ekko, ekkotiden varierte mellom 3 og 15 sekunder, halvparten av ekko mer enn 8 sekunder! Hulse og Stoermer bekreftet på sin side mottak av disse ekkoene i Oslo. Flere serier med ekko ble mottatt. De innspilte radioforsinkelsene varierte fra 3 sekunder til 3,5 minutter! I november 1929 ble eksperimentet fullført. Det var 5 serier med radioforsinkelser som ble registrert nøyaktig. I mai samme 1929 gjennomførte J. Gaulle og G. Talon en ny vellykket studie av LDE-fenomenet.
I 1934 ble fenomenet "forsinket radioekko" observert av engelskmannen E. Appleton, og dataene hans, presentert i form av et histogram, er et av de mest tydelig presenterte materialene på LDE-eksperimenter.
I 1967 ble eksperimenter for å oppdage LDE utført ved Stanford University av F. Crawford. Fenomenet ble bekreftet, men spesielt lange radioekkoer og serier, tilsvarende de som ble observert på 20-30-tallet, ble ikke oppdaget. Forsinkelser med tider på 2 og 8 sekunder ble ofte møtt, med en frekvensforskyvning og komprimering av tiden mellom ekkopulser sammenlignet med tiden mellom pulsene til hovedsignalet. Opplevelsen av å studere kjente LDE-data fører til en annen interessant observasjon - i ethvert nytt radiobølgeområde, dvs. i området som akkurat begynner å bli brukt, manifesterer fenomenet seg tydelig og serielt, akkurat som på 20-tallet, så etter flere år "sløres" ekkoene og serien blir ikke lenger registrert.
Den engelske astronomen Lunen bemerket at ekkoene som ble observert på 1920-tallet var fri for tidskomprimering, og det var ingen Doppler-frekvensforskyvning, og intensiteten til Sturmer-frekvensene forble konstant, uavhengig av forsinkelsestiden. Det siste faktum er svært vanskelig å forklare, forbli innenfor rammen av antakelser om naturligheten til signalet - naturlige radioekkoer med en forsinkelse på 3 sekunder og 3 minutter kan i utgangspunktet ikke ha samme intensitet - signalet sprer seg, siden bølgen som sendes ut av senderen er fortsatt ikke en sammenhengende laserpuls!
Det var Duncan Lunen som la frem hypotesen om at ekkoet til Sturmer-serien er et signal fra en interstellar sonde og endringen i forsinkelsestid er et forsøk på å overføre noe informasjon. Forutsatt at denne informasjonen handlet om plasseringen av planetsystemet som sonden kom fra, kom han, basert på en analogi med bildet av konstellasjoner på stjernekulen, til den konklusjon at hjemmestjernen til sondesenderne er Epsilon Bootes. Han undersøkte en av Stoermers serier fra 1928.
Vilkårligheten til Lunens geometriske konstruksjoner ble vist nesten umiddelbart, ikke av skeptikere, men av entusiastene selv - bulgarske astronomielskere, ved å bruke en annen dekrypteringsmetode, mottok et annet "hjemland" av avsenderne - stjernen Zeta Leo, og A. Shpilevskys dekryptering metoden gjorde det endelig mulig å få tak i den velkjente, så forventet av alle, Tau Keith.
Den nåværende situasjonen var veldig lik den som ble beskrevet i hans roman "The Voice of the Lord" av Stanislav Lem - et kort notat som dukket opp i pressen og inneholdt et snev av kontakt ble druknet i et hav av pseudovitenskapelige publikasjoner, etter som enhver seriøs person ikke vurderte hele spekteret av informasjon uten partiskhet. Riktignok var det ikke nødvendig med deltagelse fra spesialtjenestene i Lunen, og desinformasjon var ikke nødvendig - alt som skjedde kan betraktes som en verifiseringsprosedyre utført, som vi allerede har nevnt, av entusiastene selv... faktum at slike "bilder" kan produseres uten store problemer, vises av figuren som er avbildet nedenfor.
Den viser koordinatene til pulser registrert i META-eksperimentet og publisert i Astrophysical Journal. Hver av disse impulsene var lik det velkjente "signalet" Wow! og de ble registrert på den samme "varme" linjen - en bølge på 21 cm! Hvis du kombinerer de himmelske koordinatene til signalene i rekkefølgen bestemt av datoene, får du "banen" til et bestemt romfartøy.
Det ser ut til at det er det - her er de! Men dessverre er dette bare en artefakt - enheten som himmelen ble skannet med skannet bare et veldig lite vertikalt intervall, og dag for dag steg dette intervallet opp, og begynte deretter å falle ned etter å ha nådd det maksimale vertikale merket.
7. Liste over brukt litteratur:
1. Fysikk lærebok 9. klasse / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik - Moskva: "Bustard", 2004;
2. Underholdende fysikk; bok 1/ Ya.I. Perelman - Moskva: "Vitenskap", 1986;
3. Fysikk i naturen; bok for studenter / L.V. Tarasov - Moskva: "Enlightenment", 1988;
4. Hva? For hva? Hvorfor? stor bok med spørsmål og svar / Transl. K. Mishina, A. Zykova - Moskva: "EXMO - Press", 2002;
5. Teori om lyd 2 volum / R e le og J. kjørefelt fra engelsk - Moskva, 1955; 6. Ekko i livet til mennesker og dyr / G r i f f i n D. trans. fra engelsk - Moskva, 1961;
7. Great Encyclopedia of Cyril and Methodius; 2 CD – 2002;
8. Europeiske poeter fra renessansen. – Moskva;: Skjønnlitteratur; 1974;
9.
Ekkoer i livet til mennesker og dyr, trans. fra engelsk, Griffin D., Moskva, 1961;
10.
Navigasjonsekkolodd, I. I. Fedorov, Moskva, 1948;
11. Ekkolodd og andre hydroakustiske midler, Fedorov I. I., 1960;
12. Navigasjonsekkolodd, "Utstyr og våpen", Tolmachev D., Fedorov I., 1977;
13. Ekkolokalisering i naturen, 2. utgave, Airapetyants E. Sh., Konstantinov A. I, 1974.