عرض تحديد الموقع بالصدى للحيوانات. تحديد الموقع بالصدى في البشر والحيوانات والتكنولوجيا. انعكاس الصوت. صدى صوت

"فيزياء الموجات فوق الصوتية" - تطبيق الموجات فوق الصوتية. دراسة سلوك الحيوان. الاستخدامات التاريخية للموجات فوق الصوتية. التنبؤ بالزلازل. مضرب. غير محسوسة للأذن البشرية. الدواء. تؤثر الموجات فوق الصوتية على ذوبان المادة وبشكل عام على مسار التفاعلات الكيميائية. الجرعات الكبيرة - مستويات الصوت التي تبلغ 120 ديسيبل أو أكثر تعطي تأثيرًا ضارًا.

"استخدام الموجات فوق الصوتية" - التجربة 4. الموجات فوق الصوتية تخلق الرياح. 1. جراحة المخ دون فتح الجمجمة. مجال الدراسة: الصوتيات. مجالات تطبيق الموجات فوق الصوتية. التجربة 8. الموجات فوق الصوتية تفرغ السائل. يمكن استخدام هذه الظاهرة لتنقية المياه المكلورة. التجربة 1. الموجات فوق الصوتية تقلل الاحتكاك على سطح متذبذب.

"تأثير الموجات فوق الصوتية" - نظام الغدد الصماء. الاهتزازات الميكانيكية. تأثير منشط عام. تأثير مضاد للتشنج. نظام القلب والأوعية الدموية. تأثير مسكن. الاستخدامات التاريخية للموجات فوق الصوتية. تأثير مضاد للالتهابات. الجهاز العصبي. العوالق. الموجات فوق الصوتية بجرعات صغيرة لها تأثير إيجابي على جسم الإنسان.

"مستشعر الموجات فوق الصوتية" - هيرتز (هرتز، هرتز) هو وحدة قياس التردد، المقابلة لدورة واحدة في الثانية. الحركات: دوران منزلق، ضغط هزاز. الأسس الفيزيائية للموجات فوق الصوتية. ما هو الموجات فوق الصوتية؟ انعكاس الصوت. تفاعل الموجات. تردد الإشعاع. تتوافق قوة (سعة) كل موجة منعكسة مع سطوع النقطة المصورة.

"الموجات فوق الصوتية في الطب" - الفحص بالموجات فوق الصوتية. ولادة الموجات فوق الصوتية. الموجات فوق الصوتية لمساعدة الصيادلة. العلاج بالموجات فوق الصوتية. الموجات فوق الصوتية في الطب. هل الموجات فوق الصوتية ضارة؟ إجراءات الموجات فوق الصوتية. موسوعة الأطفال. هل العلاج بالموجات فوق الصوتية ضار؟ يخطط.

“الفحص بالموجات فوق الصوتية” – باستخدام تأثير الموجات فوق الصوتية دوبلر، يتم دراسة نمط حركة صمامات القلب وقياس سرعة تدفق الدم. تقشير بشرة الوجه بالموجات فوق الصوتية. دوبلر طيفي للشريان السباتي المشترك. يتم تطبيق هلام البيشوفيت ويتم إجراء تدليك دقيق لمنطقة المعالجة باستخدام سطح العمل الخاص بالباعث. بالإضافة إلى استخدامه على نطاق واسع لأغراض التشخيص، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية في الطب كعامل علاجي.

شريحة 1

الشريحة 2

المحتويات من هم؟ عائلة الدلافين سباحون ممتازون تحديد الموقع بالصدى الحياة الاجتماعية التحضير للولادة ممثلو الثرثرة وصانعي الأذى

الشريحة 3

ما هم؟ الدلافين هي ثدييات مائية من عائلة الدلافين من رتبة الحيتان المسننة؛ يشمل حوالي 20 جنسًا، حوالي 50 نوعًا: السوتاليا، الاستينيلا، الحوت الأبيض الجانب، الدلفين الحوت، الدلفين قصير الرأس، الدلفين المنقار، الدلفين قاروري الأنف (نوعان)، الدلفين الرمادي، الحوت القاتل الأسود، الحوت الطيار، الحوت القاتل، خنازير البحر، خنازير البحر بيضاء الأجنحة، وخنازير البحر عديمة الزعانف، والدلافين ذات الأسنان المشطية (Steno bredanensis). يمكن العثور على بعضها في أي محيط. ويعتبرها الكثيرون مخلوقات ذكية تسعى للتواصل مع البشر.

الشريحة 4

يبلغ طول الدلافين 1.2-10 م، ومعظمها لها زعنفة ظهرية، والكمامة ممدودة إلى "منقار"، وهناك العديد من الأسنان (أكثر من 70). غالبًا ما يتم الاحتفاظ بالدلافين في أحواض الدلافين حيث يمكنها التكاثر. الدلافين لديها أدمغة كبيرة جدًا. لديهم ذاكرة وقدرات مذهلة على التقليد والتكيف. من السهل تدريبهم. قادرة على المحاكاة الصوتية. إن الكمال الهيدروديناميكي لأشكال الجسم، وبنية الجلد، والتأثير المائي للزعانف، والقدرة على الغوص إلى أعماق كبيرة، وموثوقية محدد الصدى والميزات الأخرى للدلافين هي أمور تهم الإلكترونيات الإلكترونية. تم إدراج نوع واحد من الدلافين في الكتاب الأحمر الدولي.

الشريحة 5

عائلة الدلافين DOLPHIN (الدلافين ؛ Delphinidae) - عائلة من الثدييات البحرية من رتبة الحيتان المسننة ؛ تتضمن عائلتين فرعيتين: كركدن البحر (البيلوغا وحريق البحر) والدلافين، والتي تعتبر أحيانًا عائلات منفصلة. غالبًا ما يتم تمييز فصيلة خنازير البحر الفرعية بين الدلافين. تضم هذه العائلة الحيتانيات البحرية الصغيرة (1-10 م)، ومعظمها متحركة ونحيلة.

الشريحة 6

الدلافين سباحة ماهرة، ويمكن أن تصل سرعة حركتها إلى 55 كم/ساعة. في بعض الأحيان يستخدمون الموجات المنبعثة من مقدمة السفينة للتحرك بشكل أسرع واستخدام طاقة أقل. في الجزء العلوي من الرأس، تمتلك الدلافين فتحة أنف تسمى فتحة النفخ، والتي من خلالها تقوم بتهوية رئتيها. عيون الدلافين ترى جيدًا على السطح كما تحت الماء. توجد طبقة سميكة من الدهون تحت الجلد، تحميها من البرد والحرارة، وتعمل أيضًا كمخزن للمواد الغذائية والطاقة. إن وسادات الدهن التي تغطي الجزء العلوي من رؤوس الدلافين تمنح هذه الحيوانات تعبيرًا عن الابتسامة الدائمة. جلد الدلفين ناعم للغاية ومرن. فهو يخفف من اضطراب الماء من حولك عند التحرك ويسمح لك بالسباحة بشكل أسرع.

الشريحة 7

تتميز الدلافين بتحديد الموقع بالصدى بتشابه طبيعي مع الرادار بالموجات فوق الصوتية أو السونار. إنه موجود في رؤوسهم ويسمح لهم باكتشاف الفريسة والعقبات والمخاطر بسهولة وتحديد المسافة إليهم بدقة. يعمل هذا الرادار أيضًا كبوصلة. عندما تسوء الأمور، قد تجد الدلافين نفسها وقد انجرفت إلى الشاطئ. تمتلك الدلافين آذانًا صغيرة، لكنها تلتقط الجزء الأكبر من الأصوات في الفك السفلي، ومن خلاله تنقل الأعصاب هذه الإشارات إلى الدماغ.

الشريحة 8

الحياة الاجتماعية تعيش الدلافين في مجموعات. يبلغ عدد أصغر القطيع من 6 إلى 20 فردًا، والأكبر - أكثر من 1000 فرد. ويقود زعيم المجموعة، وهو الدلفين الأكبر سنًا، القطيع بمساعدة العديد من الذكور، الذين يرسلهم ككشافة. تساعد الدلافين دائمًا بعضها البعض وتندفع للإنقاذ بمجرد تعرض أحدهم لمشكلة. عادة ما يتملصون من الحيتان القاتلة التي تحاول محاصرةهم ومهاجمة أسماك القرش التي تشكل خطراً عليهم.

الشريحة 9

الاستعداد للولادة يستمر حمل الأنثى من 10 إلى 16 شهرًا، وذلك حسب نوع الدلفين. قبل الولادة، تسبح بعيدًا عن المجموعة، برفقة أنثى أكبر سنًا ("العرابة")، والتي ستساعدها أثناء الولادة وتعتني بالطفل بينما تحصل الأم على الطعام. يولد الطفل ذيلًا أولاً. سيستغرق الأمر ما بين 5 إلى 15 عامًا ليصبح بالغًا

الشريحة 10

تعتبر الثرثرة والدلافين المرحة من الألعاب البهلوانية الممتازة. يتواصلون مع بعضهم البعض من خلال القفز، وكذلك لغة الصفير والنقر والصرير. لكل دولفين صوت فردي، ولكل مجموعة لغتها الخاصة.

الشريحة 11

الشريحة 12

الدلافين النهرية عائلة من الثدييات المائية من رتبة الحيتان المسننة؛ يشمل 5-6 أنواع تعيش في أنهار جنوب آسيا وأمريكا الجنوبية، وكذلك في المحيط الأطلسي قبالة سواحل أمريكا الجنوبية. هذه هي أقدم عائلة من الرتبة الفرعية التي نشأت في العصر الميوسيني. يصل طول الدلافين النهرية إلى 3 أمتار، والزعانف الصدرية قصيرة وواسعة، وبدلاً من الزعنفة الظهرية توجد قمة منخفضة ممدودة. تتغذى الدلافين النهرية على الأسماك والمحاريات والديدان. تم العثور على إينيا الأمازون في أنهار أمريكا الجنوبية. ينتشر دولفين الجانج في أنهار الهند وباكستان - نهر الجانج وبراهمابوترا وإندوس. وعلى مقربة منه يوجد الدلفين الهندي (بلاتانيستا إندي).

الشريحة 13

الدلافين ذات الرأس المنقاري (الدلافين المرقطة، Serhalorhynchus) - جنس من الحيوانات البحرية من فصيلة الدلافين الفرعية؛ حيوانات صغيرة (بطول 120-180 سم) ذات ألوان متنوعة تعيش في المياه المعتدلة في نصف الكرة الجنوبي. المنقار غير واضح، لأنه يمر بشكل غير محسوس في الرأس. الفم صغير، والزعنفة الظهرية مستديرة أو مدببة قليلاً عند القمة. تلوين الجسم هو مزيج من الألوان البيضاء والداكنة. جميع الزعانف سوداء. الأسنان صغيرة مخروطية الشكل، عددها 25-31 في كل صف. هناك ما لا يقل عن أربعة أنواع في الجنس.

الشريحة 14

الدلافين قصيرة الرأس جنس من الحيوانات البحرية من فصيلة الدلافين الفرعية؛ يوحد الحيوانات التي لا يزيد حجمها عن 3 أمتار، ورأسها قصير، ومنقارها قصير، بالكاد محدد من الوسادة الأمامية الأنفية. الزعنفة الظهرية الكبيرة الموجودة على الحافة الخلفية على شكل هلال عميقة جدًا بحيث تشير قمتها إلى الخلف بشكل مستقيم. الزعانف الصدرية متوسطة الحجم. الحواف العلوية والسفلية للسويقة الذيلية مرتفعة على شكل نتوءات. يكون تلوين معظم الأنواع مشرقًا، مع تباين درجات اللونين الأسود والأبيض. يمتد شريط داكن من قاعدة الزعنفة الصدرية إلى العين. الأسنان عديدة، 22-40 زوجًا في الأعلى والأسفل، وسمكها 3-7 ملم. الحنك مسطح. تتميز الدلافين قصيرة الرأس بزيادة عدد الفقرات. يوحد الجنس ستة أنواع تعيش في المياه المعتدلة والدافئة إلى حد ما في المحيط العالمي؛ ويصل بعضها إلى أطراف القارة القطبية الجنوبية والقطب الشمالي.

الشريحة 15

الدلافين الحوتية جنس من الحيوانات البحرية من فصيلة الدلافين الفرعية؛ تتميز بجسم رفيع ونحيل يبلغ طوله 185-240 سم بدون زعنفة ظهرية، ومنقار مدبب طويل إلى حد ما، يتم تحديده بسلاسة من وسادة دهنية أمامية منخفضة ومنحدرة. الزعانف الصدرية منجلية الشكل، صغيرة، محدبة على طول الحافة السفلية، مقعرة على طول الحافة العلوية. السويقة الذيلية رفيعة ومنخفضة. الأسنان صغيرة، يبلغ سمكها حوالي 3 مم، 42-47 زوجًا في الأعلى و44-49 زوجًا في الأسفل. السماء سلسة، دون أحواض. هناك نوعان نادران في الجنس - دلفين الحوت الأيمن الشمالي ودلفين الحوت الأيمن الجنوبي.

الشريحة 16

الدلفين الأبيض الأطلسي نوع من الحيوانات البحرية من جنس الدلافين قصيرة الرأس؛ طول الجسم 2.3-2.7 م، الجزء العلوي من الجسم بالكامل لهذا الدلفين أسود، والجزء السفلي من الذقن إلى نهاية الذيل أبيض. الزعانف الصدرية، مثل الزعنفة الظهرية، لونها أسود، متصلة بالجزء الخفيف من الجسم، وينتقل منها حزام أسود إلى العين. يبرز حقل أبيض ممدود على الجانبين في النصف الخلفي من الجسم. فوقه حدود باللون الأسود، ومن الأسفل باللون الرمادي. يوجد 30-40 زوجًا من الأسنان في الأعلى والأسفل، يصل سمكها إلى 4 مم.

الشريحة 17

السنجاب جنس من الثدييات البحرية من فصيلة الدلافين؛ يتضمن نوعين. يصل طوله إلى 2.6 متر، والذكور أكبر قليلاً من الإناث. الظهر والزعانف داكنة اللون والجوانب رمادية مع مناطق بيضاء. منقار طويل. تتواجد الدلافين بشكل شائع في المياه الدافئة والمعتدلة، بما في ذلك البحر الأسود؛ على عكس الدلفين قاروري الأنف، فإنه يفضل البحر المفتوح. تعيش عدة أنواع فرعية داخل روسيا: البحر الأسود (الأصغر) والمحيط الأطلسي والشرق الأقصى. تتغذى الدلافين على أسماك المدارس (الأنشوجة، الحدوق، البوري الأحمر، الرنجة، الكبلين، السردين، الأنشوجة، النازلي) ورأسيات الأرجل. تتغذى سلالات البحر الأسود على أعماق تصل إلى 70 مترًا، لكن الأنواع الفرعية المحيطية تغوص على عمق 250 مترًا.

الشريحة 18

الدلفين قاروري الأنف حيوان ثديي بحري من فصيلة الدلافين. يصل طول الجسم إلى 3.6-3.9 م ويزن 280-400 كجم. يتم تحديد المنقار المعتدل النمو بوضوح من الوسادة الأنفية الأمامية المحدبة، ولون الجسم بني غامق من الأعلى، ومن الأسفل فاتح (من الرمادي إلى الأبيض)؛ النمط الموجود على جانبي الجسم ليس ثابتًا، وغالبًا ما لا يتم التعبير عنه على الإطلاق. الأسنان قوية ومدببة بشكل مخروطي. ينتشر الدلفين قاروري الأنف على نطاق واسع في المياه المعتدلة والدافئة، بما في ذلك البحار السوداء وبحر البلطيق والشرق الأقصى. هناك أربعة أنواع فرعية في محيطات العالم: البحر الأسود، المحيط الأطلسي، شمال المحيط الهادئ، الهندي (والتي تصنف في بعض الأحيان على أنها نوع مستقل). يمكن أن تصل سرعة الدلفين قاروري الأنف إلى 40 كم/ساعة ويقفز خارج الماء إلى ارتفاع 5 أمتار.

الشريحة 19

الحيتان الطيارة جنس من الثدييات البحرية من فصيلة الدلافين؛ يتضمن ثلاثة أنواع. يصل طول الحيتان الدليل إلى 6.5 متر، ووزنها يصل إلى 2 طن، وتتميز برأس كروي مستدير، يكاد يخلو من المنقار. يتم ضبط الزعانف الصدرية الضيقة والطويلة على مستوى منخفض. الزعنفة الظهرية منحنية للخلف وتنتقل إلى النصف الأمامي من الجسم. الحيتان الطيارة منتشرة على نطاق واسع (باستثناء البحار القطبية) ويتم اصطيادها في شمال المحيط الأطلسي. أفضل الأنواع التي تمت دراستها هو الحوت الطيار الشائع. لونه أسود بالكامل تقريبًا، مع وجود نمط أبيض على شكل مرساة على بطنه. لديها غريزة قطيع متطورة للغاية وغريزة الحفاظ على الأنواع. وهي قادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 40 كم/ساعة.

الشريحة 20

ORCA هو النوع الوحيد من جنس الثدييات البحرية الذي يحمل نفس الاسم في فصيلة الدلافين الفرعية. يصل الطول إلى 10 أمتار، والوزن حتى 8 أطنان، والرأس متوسط ​​الحجم، وعريض، ومسطح قليلاً من الأعلى، ومجهز بعضلات مضغ قوية. الوسادة الجبهية الأنفية منخفضة والمنقار غير واضح. يتم تكبير جميع الزعانف بشكل كبير، وخاصة الظهرية (في الذكور كبار السن يصل إلى 1.7 م). الأسنان ضخمة، 10-13 زوجًا في الأعلى والأسفل. الجسم أسود من الأعلى ومن الجوانب، ويوجد فوق كل عين بقعة بيضاوية، وسرج خفيف خلف الزعنفة الظهرية (لا يوجد لدى الإناث). يتحول اللون الأبيض للحلق على البطن إلى شريط. تتنوع الإشارات الصوتية: من النغمات العالية إلى الآهات والصراخ، فهي تلعب دورًا تواصليًا مهمًا: فهي تحذر من الخطر، وتطلب المساعدة، وما إلى ذلك. ويمكنها التحرك بسرعة تصل إلى 55 كم / ساعة.

التحقق من الواجبات المنزلية.

1. ما هي الاهتزازات التي تسمى بالموجات فوق الصوتية؟

أ) الاهتزازات الميكانيكية التي تكون تردداتها أعلى 20000 هرتز؛

ب) الاهتزازات الميكانيكية بتردد أعلى من 16 هرتز؛

ج) الاهتزازات الميكانيكية التي تتراوح تردداتها من 16 إلى 20000 هرتز.

2. هل يمكن للموجات الصوتية أن تنتقل في الفضاء الخالي من الهواء؟

أ) يمكن، على سبيل المثال، سماع صوت طلقة نارية في الفضاء الخالي من الهواء؛

ب) لا يمكن: أن الموجات الصوتية تنتشر في المادة فقط؛

ج) يمكنهم ذلك إذا كانت الموجات الصوتية مستعرضة.

3. ما هي الكميات التي تعتمد عليها طبقة الصوت؟

أ) على السعة؛

ب) من التردد؛

ج) من الحجم؛

د) على سرعة الصوت.

4. كيف ينتشر الصوت في وسط متجانس؟

أ) ينتقل الصوت خطيًا بسرعة ثابتة في اتجاه واحد؛

ب) ينتقل الصوت في كل الاتجاهات، وتقل سرعته مع المسافة.

الخامس) ينتقل الصوت بشكل مستقيم وبسرعة ثابتة في كل الاتجاهات.

5. على ماذا تعتمد سرعة الصوت في الهواء؟ أ) على حجم الصوت؛

ب) من طبقة الصوت.

ج) على درجة الحرارة.

د) على سرعة مصدر الصوت.

6. على ماذا تعتمد درجة الصوت؟

أ) على سعة الاهتزازات.

ب) على الطول الموجي.

ج) على تردد اهتزاز مصدر الصوت.

7. ما هي الموجات فوق الصوتية؟

أ) التقلبات أقل من 16 هرتز؛

ب) التقلبات فوق 16 هرتز؛

ج) التقلبات فوق 20000 هرتز.

8. الموجات المرنة المستعرضة ممكنة: أ) فقط في المواد الصلبة؛

ب) فقط في الغازات؛

ج) في الغازات والمواد الصلبة والسوائل.

موضوع الدرس:"انعكاس الصوت. صدى صوت".

بلا جسد - لكنه يحيا، بلا لسان - يصرخ!......

الصدى عبارة عن موجات صوتية تنعكس من عائق وتعود إلى مصدرها.

يرتبط اسم "الصدى" باسم حورية الجبل إيكو

لقد توصل اليونانيون القدماء إلى أسطورة جميلة جدًا لشرح الأصداء. ذات مرة عاشت هناك حورية جميلة تدعى إيكو. كان لديها عيب واحد فقط - لقد تحدثت كثيرًا. كعقاب لها، منعتها الإلهة هيرا من التحدث إلا إذا تحدثت إليها. لم يكن بوسع الحورية إلا أن تكرر ما قيل لها. ذات يوم رأى إيكو الشاب الوسيم نرجس ووقع في حبه على الفور. لكن نرجس لم ينتبه لها. تغلب على الحورية حزن شديد لدرجة أن إيكو اختفت في الهواء ولم يتبق منها سوى صوتها. ونسمع صوتها الذي يكرر كل ما نقوله.

صدى التعليم

يتشكل الصدى نتيجة انعكاس الصوت من عوائق مختلفة - جدران غرفة كبيرة فارغة، غابة، أقبية قوس مرتفع في المبنى. نسمع صدى فقط عندما يتم إدراك الصوت المنعكس بشكل منفصل عن الصوت المنطوق. وللقيام بذلك، من الضروري أن يكون الفاصل الزمني بين تأثير هذين الصوتين على طبلة الأذن 0.06 ثانية على الأقل.

صدى في الجبال

الصدى الأكثر روعة "يعيش" في الجبال. هناك يتكرر عدة مرات بسبب انعكاسات الصوت المتعددة.

ما هو صدى مثل؟

هناك عدة أنواع من الصدى:

• مره واحده e هي موجة تنعكس من عائق ويستقبلها المراقب.

2) عديد - هذا صدى ينشأ من صوت عالٍ لا يولد استجابات صوتية واحدة بل عدة استجابات صوتية تتبع بعضها البعض.

سلبيات الصدى

العيب الكبير في الصدى هو أنه يمثل تداخلًا كبيرًا في التسجيل الصوتي. ولذلك فإن جدران الغرف التي تسجل فيها الأغاني والتقارير الإذاعية عادة ما تكون مزودة بشاشات ماصة للصوت مصنوعة من مواد ناعمة أو مضلعة تمتص الصوت.

الستايروفوم

تطبيق الصدى

وبما أن الموجات الصوتية تنتقل بسرعة ثابتة في الهواء (حوالي 340 مترًا في الثانية)، فإن الوقت الذي يستغرقه الصوت للعودة يمكن أن يوفر معلومات حول إزالة جسم ما.

1. يستخدم الصدى الصوتي في السونار، وكذلك في الملاحة، حيث تستخدم مسبار الصدى لقياس عمق القاع.

2) كشف الخلل بالموجات فوق الصوتية (الكشف عن العيوب والتجويف والشقوق في المنتجات المعدنية المصبوبة)،

3) صدى الأبحاث في الطب

أصداء العالم الشهيرة

في قلعة وودستوك 17 مقطع لفظي(دمرت خلال الحرب الأهلية).

أثار قلعة ديرينبورجبالقرب من هالبرشتات أعطوا 27 مقطع لفظيصدى صمت منذ أن تم تفجير أحد الجدران.

الصخور، منتشرة على شكل دائرة بالقرب من أدرسباخ في تشيكوسلوفاكياكرر، في مكان معين، ثلاث مرات 7 مقاطع; ولكن على بعد خطوات قليلة من هذه النقطة، حتى صوت الطلقة لا يعطي أي صدى.

وقد لوحظت أصداء متعددة في واحدة (لم تعد موجودة الآن) القلعة بالقرب من ميلانو : طلقةردد صدى ذلك الذي تم إنتاجه من نافذة المبنى الخارجي 40 - 50 مرة، أ كلمة كبيرة - 30 مرات .

في قلعة وودستوكوفي إنجلترا تكرر الصدى بوضوح 17 مقطع لفظي(دمرت خلال الحرب الأهلية

انعكاس الصوت. صدى صوت.

المؤسسة التعليمية البلدية المدرسة الثانوية رقم 66 ماجنيتوجورسك

شيرباكوفا يو.في.

مدرس الفيزياء

التكرار والتحقق من الواجبات المنزلية.

1. ماذا تسمى التذبذبات؟ أيّ

هل تعرف أنواع الاهتزازات؟

2. ما هي الكميات التي تميز التذبذبات؟

3. ماذا تسمى الموجات؟ ما هي أنواع الموجات التي تعرفها؟

4. في أي وسط يمكن أن تنتشر الموجات الطولية والعرضية ولماذا؟

5. ما الصيغة التي يمكنك استخدامها لحساب الطول الموجي؟

6. أعط أمثلة طبيعية

مصادر الصوت والمصطنعة.

ما هي الممتلكات المشتركة لديهم؟

جميع مصادر الصوت؟

7. ما هو نطاق التقلبات التي تسمى صوت؟ بالموجات فوق الصوتية؟ بالموجات فوق الصوتية؟

• 8. صوت التأرجح

أجنحة الطيران

نسمع بعوضة

والطيران

الطيور - لا. لماذا؟

10. أخبرنا عن التجربة الموضحة في الصورة. ما هي النتيجة التي يمكن استخلاصها من هذه التجربة؟

لماذا لا نسمع هدير العمليات القوية التي تحدث في الشمس؟

9. أخبرنا عن قياس عمق البحر باستخدام تحديد الموقع بالصدى.

موضوع:

"انعكاس الصوت. صدى صوت."

الدمج

1. ما هي المسافة التي يكون فيها العائق من الشخص إذا تم استقبال الإشارة الصوتية التي أرسلها بعد 3 ثوان؟ سرعة الصوت في الهواء 340 م/ث.

2. سماكة الصفيحة الفولاذية 4 سم، ويتم فحص المنتج باستخدام جهاز كشف الخلل بالموجات فوق الصوتية. وصلت الإشارة المنعكسة إلى مكان واحد بعد 16 ميكروثانية. وفي مكان آخر - بعد 12 ميكروثانية. هل هناك خلل في اللوحة؟ إذا كانت الإجابة بنعم، ما هو حجمها؟

1. يجب أن ينتقل الصوت ضعف المسافة - إلى العائق والعودة

الجواب: 510 م

2. من خلال الفرق في وقت عبور الإشارة، يمكنك الحكم على وجود خلل. يجب أن تنتقل الإشارة ضعف المسافة حتى نهاية اللوحة أو العيب والعودة.

س 1 =الخامس*ر 1 /2 س 2 =الخامس*ر 2 /2 س=س 1 -س 2

الجواب: 1 سم

أسئلة:

1. ما الذي يسبب الصدى؟

2. لماذا لا يحدث صدى في غرفة صغيرة مليئة بالأثاث؟

3. كيف يمكن تحسين الخصائص الصوتية لقاعة كبيرة؟

4. لماذا ينتقل الصوت مسافة أكبر عند استخدام البوق؟

1. مقدمة _____________________________________________ 3-4 ص.

2. انعكاس الصوت. صدى. ____________________________ 4-5pp.

3. أنواع الصدى______________________________________________ 5-7 ص.

4. كيف تبحث عن الصدى؟ ______________________________7-10pp.

5. الاستخدام العملي. تحديد الموقع بالصدى.______________10-12ص.

5.1. الدعم الفني لتحديد الموقع بالصدى ________________ 12 ص.

5.2. تحديد الموقع بالصدى في الحيوانات _________________________________________ 12-13 صفحة.

نظام تحديد الموقع بالصدى للفراشات _________________________________________ 13-16 صفحة.

الصدى في الدلافين __________________________________________ 16-20pp.

5.3. تحديد الموقع بالصدى للمكفوفين ________________ 20-21pp.

6. صدى العالم __________________________________________ 21-24 صفحة.

7. قائمة الأدبيات المستخدمة ________________ 24 صفحة.

1 المقدمة:

هل يزأر الوحش في الغابة العميقة،

هل ينفخ البوق، هل يزأر الرعد،

هل الفتاة خلف التل تغني؟

لكل صوت

ردك في الهواء الفارغ

وفجأة تولد...

إيه إس بوشكين

تصف هذه الأبيات الشعرية ظاهرة فيزيائية مثيرة للاهتمام وهي الصدى. نحن جميعا على دراية به. نسمع الصدى عندما نكون في غابة مقطوعة، في وادٍ، نطفو على طول نهر بين ضفاف عالية، نسافر عبر الجبال.

ويعتقد أن الصورة المتحركة للصدي هي صورة حورية يمكن سماعها ولكن لا يمكن رؤيتها.

وفقا لأسطورة الإغريق القدماء، فإن حورية الغابة إيكو وقعت في حب الشاب الجميل نرجس. لكنه لم يعيرها أي اهتمام، لقد كان منشغلًا تمامًا بالنظر إلى الماء إلى ما لا نهاية، وإعجابه بانعكاس صورته. كانت الحورية المسكينة متحجرة من الحزن، ولم يتبق منها سوى صوتها، الذي لا يمكن إلا أن يكرر نهايات الكلمات المنطوقة في مكان قريب.

رأيته، مضاءً، حزينًا على المصير المرفوض،
أصبحت مجرد صوت، صدى، ريح، لا شيء.

الترجمة من اليونانية القديمة بواسطة سيرجي أوشيروف

ألكسندر كانابيل، «الصدى»، ١٨٨٧

وفقًا لأسطورة أخرى، تمت معاقبة الحورية إيكو من قبل زوجة زيوس، هيرو. حدث ذلك لأن إيكو حاولت بخطاباتها صرف انتباه هيرا عن زيوس، الذي كان في ذلك الوقت يغازل حوريات أخرى. عندما لاحظت هيرا ذلك، غضبت وجعلت الأمر بحيث لا يستطيع إيكو التحدث عندما يكون الآخرون صامتين، ولا يمكنه البقاء صامتًا عندما يتحدث الآخرون. تعكس أسطورة الحورية الصدى محاولات القدماء تفسير الظاهرة الفيزيائية للصدى والتي تتمثل في الانعكاس المتكرر للموجات الصوتية.

وفقًا لأسطورة أخرى، كان إيكو يحب إله الغابة بان وكان لديهما ابنة مشتركة، يامبا، والتي سُمي تيمنًا بها العداد الشعري للتفاعيل.
يمكن العثور على صورة الحورية، المبهجة في بعض الأحيان، وفي كثير من الأحيان حزينة، في قصائد الشعراء من مختلف العصور. لذلك نلتقي به في قصيدة لشاعر روماني من القرن الرابع. ديسيما ماجنا أوسونيا:

في أذنيك أنا، الصدى، أعيش، عابرًا

في كل مكان،

يكتب.

تم العثور على صورة الحورية إيكو في إحدى قصائد أ.أ.بلوك:

أوراق الشجر لاسي!

الذهب الخريف!

أتصل - وثلاث مرات

يبدو بصوت عال بالنسبة لي من بعيد

الحورية تجيب، والصدى يجيب..

في قصيدة أ.أ.فيت، يتنهد الصدى، بل ويتأوه:

نفس الطائر الذي غنى

في الليل يغني أغنيته،

لكن تلك الأغنية أصبحت أكثر حزناً،

ليس هناك فرح في القلب.

هتف إيكو بهدوء:

نعم لن...

2. انعكاس الصوت. صدى صوت:

يتشكل الصدى نتيجة انعكاس الصوت من عوائق مختلفة - جدران غرفة كبيرة فارغة، غابة، أقبية قوس مرتفع في المبنى.

نسمع صدى فقط عندما يتم إدراك الصوت المنعكس بشكل منفصل عن الصوت المنطوق. وللقيام بذلك، من الضروري أن يكون الفاصل الزمني بين تأثير هذين الصوتين على طبلة الأذن 0.06 ثانية على الأقل.

لتحديد المدة التي بعد أن يقوم الشخص بعلامة تعجب قصيرة، يصل الصوت المنعكس إلى أذنه إذا كان يقف على مسافة 2 متر من هذا الجدار. يجب أن ينتقل الصوت ضعف المسافة - إلى الحائط وإلى الخلف، أي إلى الحائط. 4 م، ينتشر بسرعة 340 م/ث. سيتطلب هذا وقتًا t=s: v، أي.

ر= 4 م: 340 م/ث ≈ 0.01 ث.

في هذه الحالة، فإن الفاصل الزمني بين الصوتين اللذين يدركهما الشخص - المنطوق والمنعكس - أقل بكثير مما هو ضروري لسماع الصدى. بالإضافة إلى ذلك، يتم منع تكوين صدى في الغرفة من خلال الأثاث والستائر والأشياء الأخرى الموجودة فيها والتي تمتص الصوت المنعكس جزئيًا. لذلك، في مثل هذه الغرفة، لا يتم تشويه كلام الأشخاص والأصوات الأخرى بواسطة الأصداء، بل تبدو واضحة ومفهومة.

تميل الغرف الكبيرة وشبه الفارغة ذات الجدران والأرضيات والأسقف الملساء إلى عكس الموجات الصوتية بشكل جيد للغاية. في مثل هذه الغرفة، بسبب اصطدام الموجات الصوتية السابقة بالموجات اللاحقة، يتم فرض الأصوات، ويتم تشكيل همهمة. لتحسين الخصائص الصوتية للقاعات والقاعات الكبيرة، غالبا ما تكون جدرانها مبطنة بمواد ممتصة للصوت.

يعتمد عمل البوق، وهو أنبوب متمدد عادة ذو مقطع عرضي دائري أو مستطيل، على خاصية الصوت المنعكس من الأسطح الملساء. عند استخدامه، لا تنتشر الموجات الصوتية في كل الاتجاهات، ولكنها تشكل شعاعًا ضيق التوجيه، مما يؤدي إلى زيادة قوة الصوت وانتشاره على مسافة أكبر.

3. أنواع الصدى:

مفردة متعددة

صدى واحدهي موجة تنعكس من عائق ويستقبلها المراقب.

دعونا ننظر إلى الصورة:

يقع مصدر الصوت O على مسافة L من الحائط. تنعكس موجة الصوت من الحائط في الاتجاه AB، وتعود إلى الراصد فيسمع صدى.

صدى متعدد- هذا صدى يحدث مع بعض الأصوات العالية، والتي لا تولد استجابات صوتية واحدة، بل عدة استجابات صوتية متتالية.

توجد في المناطق الصخرية، والمناطق الجبلية، والقلاع الحجرية.

تحدث أصداء متعددة عندما يكون هناك عدة أسطح عاكسة تقع على مسافات مختلفة من مصدر الصوت (المراقب). يوضح الشكل كيف يمكن أن يحدث صدى مزدوج. تصل إشارة الصدى الأولى إلى المراقب في الاتجاه AB، والثانية في الاتجاه CD. وقت وصول إشارة الصدى الأولى، المحسوبة من بداية الإشارة الأصلية، هو 2L1/s؛ وعليه فإن زمن الثانية يساوي 2L2/s.

4.كيفية العثور على صدى؟

لم يره أحد

والكل قد سمع

بدون جسد لكنه يحيا

بدون لسان يصرخ.

نيكراسوف.

ومن بين قصص الفكاهي الأمريكي مارك توين، هناك حكاية طريفة عن مغامرات جامع جاءته فكرة أن يجعل من نفسه مجموعة من الأصداء! اشترى غريب الأطوار بلا كلل كل قطع الأرض تلك التي تم فيها إنتاج أصداء متعددة أو ملحوظة.

"في البداية، اشترى صدى في جورجيا، والذي تكرر أربع مرات، ثم ست مرات في ولاية ماريلاند، ثم 13 مرة في ولاية ماين. كانت عملية الشراء التالية عبارة عن صدى 9x في كانساس، متبوعًا بصدى 12x في تينيسي، تم شراؤه بسعر رخيص لأنه كان بحاجة إلى إصلاحات: لقد انهار جزء من الجرف. كان يعتقد أنه يمكن إصلاحه بالاكتمال. لكن المهندس المعماري الذي تولى هذه المهمة لم يبني صدى أبدًا، وبالتالي دمره تمامًا - بعد معالجته، لا يمكن أن يكون مناسبًا إلا لإيواء الصم والبكم..."

هذه مزحة بالطبع، ولكن هناك أصداء رائعة في مناطق مختلفة من العالم، وخاصة الجبلية، وقد اكتسب بعضها شهرة عالمية منذ فترة طويلة.

بعض الأصداء المتعددة الشهيرة: في قلعة وودستوك في إنجلترا، يتكرر الصدى بوضوح 17 مقطعًا. أنتجت أنقاض قلعة ديرينبورغ بالقرب من هالبرشتات صدى مكون من 27 مقطعًا، لكنه صمت منذ تفجير أحد الجدران. الصخور المنتشرة في دائرة بالقرب من أدرسباخ في تشيكوسلوفاكيا، تتكرر في مكان معين، ثلاث مرات 7 مقاطع لفظية؛ ولكن على بعد خطوات قليلة من هذه النقطة، حتى صوت الطلقة لا يعطي أي صدى. وقد لوحظ صدى متعدد للغاية في قلعة واحدة (لم تعد موجودة الآن) بالقرب من ميلانو: تكرر صدى طلقة أطلقت من نافذة المبنى الخارجي 40-50 مرة، وتردد صدى كلمة عالية 30 مرة... وفي حالة معينة، يكون الصدى هو التركيز الصوت عن طريق عكسه من الأسطح المنحنية المقعرة. لذلك، إذا تم وضع مصدر صوت في إحدى بؤرتي القبو الإهليلجي، فإن الموجات الصوتية تتجمع في بؤرته الأخرى. وهذا ما يفسر على سبيل المثال العبارة الشهيرة " أذن ديونيسوس"في سيراكيوز - مغارة أو فجوة في الجدار، حيث يمكن سماع كل كلمة يتحدث بها المسجونون فيها في مكان بعيد عنها. وكانت إحدى الكنائس في صقلية تتمتع بخاصية صوتية مماثلة، حيث يمكن للمرء أن يسمع في مكان معين "كلمات هامسة في الاعتراف. ومن المعروف أيضًا في هذا الصدد معبد المورمون في سولت ليك في أمريكا والكهوف في حديقة دير أوليفا بالقرب من دانزيج. وفي أولمبيا (اليونان) في معبد زيوس، بقي "بورتيكوس الصدى" "في سيبيريا، على نهر لينا شمال كيرينسك، هناك مكان مذهل. تضاريس الشواطئ الصخرية هناك لدرجة أن صدى يمكن تكرار صفارات السفن الآلية التي تسير على طول النهر حتى 10 أو حتى 20 مرة (في ظل ظروف مناخية مواتية). ويُنظر إلى مثل هذا الصدى أحيانًا على أنه صوت يتلاشى تدريجيًا، وأحيانًا على شكل صوت يرفرف من اتجاهات مختلفة. يمكن سماعها على بحيرة Teletskoye في جبال Altai. يبلغ طول هذه البحيرة 80 كم وعرضها بضعة كيلومترات فقط؛ ضفافه مرتفعة وحادة ومغطاة بالغابات. تولد طلقة من مسدس أو صرخة عالية حادة هنا ما يصل إلى 10 إشارات صدى تصدر صوتًا لمدة 10...15 ثانية. ومن الغريب أن الاستجابات الصوتية غالبًا ما تبدو للراصد وكأنها تأتي من مكان ما في الأعلى، كما لو أن التلال الساحلية التقطت الصدى.

اعتمادًا على التضاريس والموقع واتجاه الراصد، والظروف الجوية، والوقت من السنة واليوم، يغير الصدى حجمه وجرسه ومدته؛ يتغير عدد التكرارات. بالإضافة إلى ذلك، قد يتغير تردد الاستجابة الصوتية؛ قد يكون أعلى أو على العكس من ذلك أقل مقارنة بتردد إشارة الصوت الأصلية.

ليس من السهل العثور على مكان يكون فيه الصدى مسموعًا بوضوح ولو مرة واحدة. ومع ذلك، في روسيا، من السهل نسبيًا العثور على مثل هذه الأماكن. هناك العديد من السهول المحاطة بالغابات، والعديد من المساحات المقطوعة في الغابات؛ يجدر الصراخ بصوت عالٍ في مثل هذه المساحة بحيث يمكن سماع صدى أكثر أو أقل وضوحًا من جدار الغابة.

في الجبال، تكون الأصداء أكثر تنوعًا منها في السهول، لكنها أقل شيوعًا بكثير. من الصعب سماع صدى الصوت في المناطق الجبلية منه في السهل المليء بالغابات.

إذا تخيلنا أن الإنسان عند سفح جبل، ووضع فوقه عائق يعكس الصوت، كما في AB مثلاً. من السهل أن نرى أن الموجات الصوتية التي تنتشر على طول الخطوط Ca، Cb، Cc، عند انعكاسها، لن تصل إلى أذنه، بل ستنتشر في الفضاء في الاتجاهات aa، bb، cc.

إنها مسألة أخرى، إذا كان الشخص يناسب مستوى العائق أو حتى أعلى قليلا منه. الصوت المنتقل للأسفل في الاتجاهات Ca، C b سوف يعود إليه على طول الخطوط المتكسرة C aaC أو C bb C، مما ينعكس عن التربة مرة أو مرتين. ويساهم تعميق التربة بين النقطتين في زيادة وضوح الصدى، حيث يعمل كمرآة مقعرة. على العكس من ذلك، إذا كانت التربة بين النقطتين C و B محدبة، فإن الصدى سيكون ضعيفا ولن يصل حتى إلى الأذن البشرية على الإطلاق: مثل هذا السطح ينثر الأشعة الصوتية مثل مرآة محدبة.

يتطلب العثور على أصداء على التضاريس غير المستوية بعض المهارة. حتى بعد العثور على مكان مناسب، لا تزال بحاجة إلى أن تكون قادرًا على استحضار الصدى. بادئ ذي بدء، لا يجب أن تضع نفسك بالقرب من العائق: يجب أن يسافر الصوت في مسار طويل بما فيه الكفاية، وإلا سيعود الصدى مبكرًا جدًا ويندمج مع الصوت نفسه. بمعرفة أن الصوت ينتقل بسرعة 340 مترًا في الثانية، فمن السهل أن نفهم أنه إذا وضعنا أنفسنا على مسافة 85 مترًا من عائق ما، فيجب أن نسمع صدى بعد نصف ثانية من الصوت.

ومع أن الصدى سيعطي «لكل صوت استجابته في الهواء الفارغ»، إلا أنه لا يستجيب بوضوح متساوٍ لجميع الأصوات. والصدى ليس هو نفسه، «سواء زأر وحش في غابة كثيفة، أو نفخ قرن، أو زئير الرعد، أو غنت فتاة خلف تل». كلما كان الصوت حادًا ومفاجئًا، كان الصدى أكثر وضوحًا. أفضل طريقة لإنشاء صدى هي التصفيق بيديك. وصوت الصوت البشري أقل ملاءمة لذلك، وخاصة صوت الرجل؛ النغمات العالية لأصوات النساء والأطفال تعطي صدى أوضح.

ويحدث تأثير الصدى المرفرف في الغرف الكبيرة التي يبلغ طولها 20 مترًا أو أكثر عندما يكون هناك جداران أملسان متوازيان، أو سقف وأرضية، يوجد بينهما مصدر صوت. يطلق عليه رفرفة.

ونتيجة للانعكاسات المتعددة عند نقطة الاستقبال، يشتد الصوت بشكل دوري، وعلى الأصوات النبضية القصيرة، حسب المكونات الترددية للصدى والفاصل الزمني بينها، يأخذ طابع القعقعة أو الطقطقة أو سلسلة من الاهتزازات. إشارات صدى متتالية ومتلاشية.

5. التطبيق العملي. تحديد الموقع بالصدى:

ولم يحصل الإنسان منذ زمن طويل على أي فائدة من الصدى حتى تم اختراع طريقة لقياس عمق البحار والمحيطات باستخدامه. ولد هذا الاختراع عن طريق الصدفة. في عام 1912، غرقت السفينة البخارية الضخمة تيتانيك مع جميع ركابها تقريبًا - غرقت نتيجة اصطدام عرضي بطوف جليدي كبير. ولمنع مثل هذه الكوارث، حاولوا استخدام صدى الصوت في الضباب أو في الليل للكشف عن وجود حاجز جليدي أمام السفينة. ولم تبرر هذه الطريقة نفسها عمليا، «لكنها ولدت فكرة أخرى: قياس عمق البحار باستخدام انعكاس الصوت من قاع البحر. وتبين أن الفكرة كانت ناجحة للغاية.

يوضح الشكل أدناه مخطط التثبيت. يوجد في أحد جوانب السفينة خرطوشة موضوعة في العنبر بالقرب من القاع، وتصدر صوتًا حادًا عند اشتعالها. تندفع الموجات الصوتية عبر عمود الماء، وتصل إلى قاع البحر، وتنعكس ثم تعود حاملة معها الصدى. يتم اكتشافه بواسطة جهاز حساس مثبت، مثل الخرطوشة، في الجزء السفلي من السفينة. تقيس الساعة الدقيقة الفاصل الزمني بين حدوث الصوت ووصول الصدى. بمعرفة سرعة الصوت في الماء، من السهل حساب المسافة إلى العائق العاكس، أي تحديد عمق البحر أو المحيط.

أحدث مسبار الصدى، كما كان يسمى هذا التثبيت، ثورة حقيقية في ممارسة قياس أعماق البحار. لم يكن استخدام مقاييس العمق للأنظمة السابقة ممكنًا إلا من سفينة ثابتة ويتطلب الكثير من الوقت. يجب إنزال اللوتلين من العجلة التي يتم لفه عليها ببطء شديد (150 مترًا في الدقيقة)؛ الصعود العكسي بطيء تقريبًا. ويستغرق قياس عمق 3 كم بهذه الطريقة 3/4 ساعة. وبمساعدة مسبار الصدى، يمكن أيضًا إجراء القياسات في بضع ثوانٍ، بأقصى سرعة للسفينة، مع الحصول على نتيجة أكثر موثوقية ودقة بما لا يضاهى. ولا يتجاوز الخطأ في هذه القياسات ربع المتر (والتي يتم تحديد الفواصل الزمنية لها بدقة 3000 جزء من الثانية).

إذا كان القياس الدقيق للأعماق الكبيرة أمرًا مهمًا لعلم علم المحيطات، فإن القدرة على تحديد العمق بسرعة وموثوقية ودقة في الأماكن الضحلة تعد مساعدة كبيرة في الملاحة، مما يضمن سلامتها: بفضل مسبار الصدى، يمكن للسفينة أن تكون بأمان ويقترب بسرعة من الشاطئ.

لا تستخدم أجهزة صدى الصوت الحديثة أصواتًا عادية، بل تستخدم "موجات فوق صوتية" مكثفة للغاية، غير مسموعة للأذن البشرية، بتردد يصل إلى عدة ملايين من الاهتزازات في الثانية. يتم إنشاء مثل هذه الأصوات عن طريق اهتزازات لوحة الكوارتز (الكوارتز) الموضوعة في مجال كهربائي سريع التغير.

نظرًا لأن الموجات الصوتية في الهواء لها سرعة انتشار ثابتة (حوالي 330 مترًا في الثانية)، فإن الوقت الذي يستغرقه الصوت للعودة يمكن أن يوفر معلومات حول إزالة جسم ما. لتحديد المسافة إلى كائن ما بالأمتار، تحتاج إلى قياس الوقت بالثواني قبل عودة الصدى، وتقسيمه على اثنين (ينتقل الصوت المسافة إلى الجسم والعودة) وضربه في 330 - تحصل على المسافة التقريبية بـ متر. وبناء على هذا المبدأ تحديد الموقع بالصدىيستخدم بشكل أساسي لقياس عمق الخزانات (في هذه الحالة من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن الموجات الصوتية تنتقل في الماء بشكل أسرع من الهواء). ولكن من غير الصحيح تحديد المسافة إلى البرق من خلال الفارق الزمني بين البرق والرعد. تنتقل موجة الصدمة بسرعة أكبر من سرعة الصوت.

يمكن أن يعتمد تحديد الموقع بالصدى على انعكاس إشارات الترددات المختلفة - موجات الراديو والموجات فوق الصوتية والصوت. أرسلت أنظمة تحديد الموقع بالصدى الأولى إشارة إلى نقطة معينة في الفضاء، وبناء على تأخر الاستجابة حددت بعدها المسافة، مع الأخذ في الاعتبار سرعة حركة هذه الإشارة المعروفة في بيئة معينة وقدرة العائق الذي تم قياس المسافة إليه لتعكس هذا النوع من الإشارات. استغرق فحص قسم من الأسفل بهذه الطريقة باستخدام الصوت

وقتا هاما.

موجات الراديوكما أنها تتمتع بالقدرة على الانعكاس من الأسطح غير الشفافة لموجات الراديو (المعدن، الغلاف الأيوني، وما إلى ذلك) - يعتمد الرادار على خاصية موجات الراديو هذه.

يعد الصدى تداخلًا كبيرًا في التسجيلات الصوتية. ولذلك فإن جدران الغرف التي تسجل فيها الأغاني والتقارير الإذاعية، وكذلك قراءة نصوص التقارير التلفزيونية، تكون عادة مزودة بشاشات ماصة للصوت مصنوعة من مواد ناعمة أو مضلعة تمتص الصوت. مبدأ عملها هو أن الموجة الصوتية التي تضرب مثل هذا السطح لا تنعكس مرة أخرى وتضعف في الداخل بسبب الاحتكاك اللزج للغاز. يتم تسهيل ذلك بشكل خاص من خلال الأسطح المسامية المصنوعة على شكل أهرامات، حيث يتم إعادة إشعاع الموجات المنعكسة في عمق التجويف بين الأهرامات ويتم تخفيفها بشكل أكبر مع كل انعكاس لاحق.

5.1. الدعم الفني لتحديد الموقع بالصدى:

يمكن أن يعتمد تحديد الموقع بالصدى على انعكاس إشارات الترددات المختلفة - موجات الراديو والموجات فوق الصوتية والصوت. أرسلت أنظمة تحديد الموقع بالصدى الأولى إشارة إلى نقطة معينة في الفضاء، وبناء على تأخر الاستجابة حددت بعدها المسافة، مع الأخذ في الاعتبار سرعة حركة هذه الإشارة المعروفة في بيئة معينة وقدرة العائق الذي تم قياس المسافة إليه لتعكس هذا النوع من الإشارات. استغرق فحص المنطقة السفلية بهذه الطريقة باستخدام الصوت وقتًا طويلاً.

في الوقت الحاضر، يتم استخدام حلول تقنية مختلفة مع الاستخدام المتزامن لإشارات الترددات المختلفة، والتي يمكن أن تسرع بشكل كبير عملية تحديد الموقع بالصدى.

5.2 تحديد الموقع بالصدى في الحيوانات:

تستخدم الحيوانات تحديد الموقع بالصدى للتنقل في الفضاء وتحديد موقع الأشياء من حولها، وذلك باستخدام إشارات صوتية عالية التردد بشكل أساسي. وهو أكثر تطورًا في الخفافيش والدلافين، ويستخدم أيضًا بواسطة الزبابات وعدد من أنواع زعنفيات الأقدام (الفقمات) والطيور (الغواجاروس والسويفتلات وما إلى ذلك).

تسمح طريقة التوجيه هذه في الفضاء للحيوانات باكتشاف الأشياء والتعرف عليها وحتى الصيد في ظروف الغياب التام للضوء وفي الكهوف وعلى عمق كبير.

نظام تحديد الموقع بالصدى من الفراشات.

تعتبر الديدان القارضة (Noctuidae) أو noctules أغنى عائلة من قشريات الأجنحة، والتي تضم أكثر من 20 ألف نوع (يوجد في بلدنا حوالي 2 ألف نوع). في أمسيات الصيف الدافئة، غالبًا ما تضرب هذه الفراشات الرقيقة ذات العيون الصفراء المتلألئة زجاج شرفات الريف، التي تنجذب إلى ضوء المصابيح. تشتمل عائلة الديدان القارضة أيضًا على فراشات كبيرة جميلة - "أشرطة" أو "أشرطة ترتيب" (Catocalinae) بنمط أحمر أو أصفر أو أزرق على الأجنحة الخلفية. غالبًا ما تعاني هذه المخلوقات غير الضارة تمامًا من جامعيها بسبب جمالها. تتغذى الديدان القارضة على رحيق الزهور أو عصير النباتات المتخمرة، ولكن في مرحلة اليرقة غالبا ما تصبح أسوأ آفات الزراعة، ومن بين هذه الآفات، تشتهر بشكل خاص دودة الملفوف (Mamestra Brassicae) والدودة القارضة الشتوية (Agrotis segetum).

حصلت Noctuids على اسمها بسبب تشابهها مع البوم، ويتم تحديد مظهر كليهما إلى حد كبير من خلال تفاصيل نمط حياتهم الليلي. هناك عناصر أخرى للتشابه المتقارب: الرؤية المتكيفة مع مستويات الإضاءة المنخفضة جدًا، والجهاز السمعي شديد الحساسية، وكشرط ضروري لتحقيق قدرات السمع، القدرة على الطيران بصمت. يستخدم كل من البوم والعث السمع للموقع السلبي: تحدد الطيور موقع الفريسة من خلال صوت الحفيف المميز، والفراشات، التي تدرك إشارات تحديد الموقع بالصدى للخفافيش، يمكنها المناورة في الوقت المناسب والابتعاد عن عدوها الرئيسي.

على عكس نظام الموقع السلبي للبوم، فإن جهاز تحديد الموقع بالصدى للخفافيش هو نظام نشط، حيث أنها تصدر نبضات فحص بالموجات فوق الصوتية. بمساعدة Echolocator، يتم توجيه الفئران بشكل جيد في الظلام الدامس، أثناء الطيران في غابة كثيفة، فإنها تلتقط انعكاسات صوتية من الحشرات الصغيرة، حتى على خلفية أوراق الشجر. تستطيع الفراشات سماع نقرات الفئران العالية من مسافة 35 مترًا؛ وهذا هو خمسة إلى ستة أضعاف نطاق اكتشاف الحشرة بواسطة الفأر. أجبرت هذه النسبة الحيوانات المفترسة على إعادة بناء استراتيجية الصيد الخاصة بها. بعض أنواع الفئران، عند الاقتراب من الفريسة، لا تستخدم جهاز تحديد الموقع بالصدى، ولكنها تعتمد على ضجيج رحلة الحشرة نفسها؛ يقوم البعض الآخر بإعادة ترتيب نظام موقعهم لتقليل حجم إشارات التحقيق وتحويل الترددات السائدة إلى تلك المناطق من نطاق الموجات فوق الصوتية التي تكون فيها الديدان القارضة أقل حساسية.

بدأت الدراسة المنهجية للعلاقات الصوتية بين الخفافيش والفراشات في الخمسينيات مع ظهور المعدات المناسبة. ترتبط هذه الدراسات ارتباطًا وثيقًا بأسماء العلماء الأمريكيين K. Reder و E. Treat و G. Agee و W. Adams و Canadian J. Fullard والصوتيات الحيوية الدنماركية تحت قيادة A. Michelsen. وبفضل جهود هؤلاء الباحثين والعديد من الباحثين الآخرين، تم إنشاء العلاقات الكمية الأساسية في نظام "مقاومة تحديد الموقع بالصدى" لدى العث والخفافيش.

ومع ذلك، ليست كل الحقائق المعروفة تتناسب جيدًا مع مفهوم الوظيفة الوقائية للجهاز السمعي للفراشات. على وجه الخصوص، فإن الديدان القارضة التي تعيش في الجزر (جزر هاواي وجزر فارو)، حيث لا توجد خفافيش، لا تزال ترى الموجات فوق الصوتية تمامًا مثل نظيراتها القارية. ربما كان أسلاف فراشات الجزيرة يتعايشون مع الخفافيش ذات يوم، لكن عزلتهم المكانية عن الحيوانات المفترسة استمرت لعدة عشرات الآلاف من السنين. يشير الحفاظ على الحساسية الصوتية العالية في نطاق واسع من الترددات لدى الديدان القارضة الجزرية إلى أن نظامها السمعي لا يمكنه أداء وظيفة الحماية من الخفافيش فقط. ومن المثير للاهتمام أن الفراشات التي تحولت من نمط الحياة الليلي إلى النهاري أظهرت علامات انخفاض في الجهاز السمعي.

حتى في القرن الماضي، كان من المعروف أن العديد من الفراشات أثناء الطيران تصدر نقرات قصيرة بنفسها. تُعزى إشارات الدببة (Arctiidae) الآن إلى وظيفة الحماية والتحذير، نظرًا لأن هذه الحشرات، على عكس معظم الحشرات الأخرى، غير صالحة للأكل. يمكن أيضًا أن تنقر البوم الليلية (ذكورًا وإناثًا) أثناء الطيران. يستطيع الشخص سماع هذه الأصوات التي تذكرنا بالتصريفات الهادئة للكهرباء الساكنة. يمكن تفسير الحجم المنخفض للنقرات بشكل شخصي من خلال حقيقة أن جزءًا صغيرًا فقط من المكونات الطيفية للإشارة يتركز في نطاق التردد الذي يمكن لسمعنا الوصول إليه. لا يمكن تفسير قدرة العث على إنتاج انبعاثات صوتية في إطار المفهوم الحالي للسلوك الوقائي، لأنه من خلال إصدار الموجات فوق الصوتية، فإنها تكشف فقط عن نفسها أمام الخفافيش، التي تستخدم نفس نطاق التردد لتحديد الموقع بالصدى.

تم طرح الافتراض حول قدرة العث على تحديد الموقع بالصدى لأول مرة من قبل عالم الحشرات الإنجليزي جي إي هينتون في اجتماع للجمعية الملكية للحشرات في لندن في عام 1955. وقد أحدثت الفكرة صدى: ظهرت العديد من الأعمال، بما في ذلك الحسابات النظرية للمدى المحتمل للحشرات. محدد موقع العثة بالصدى. اختلفت تقديرات الباحثين المختلفين بأكثر من ترتيب من حيث الحجم - من 10 سم إلى 2 متر، وعلى الرغم من أن تكنولوجيا الخمسينيات مكنت بالفعل من اختبار فرضية تحديد الموقع بالصدى بشكل تجريبي، إلا أن هذا الاتجاه لم يتم تطويره لسبب ما.

عالم الحشرات الروسي G. N. كتب جورنوستايف عن قدرة العث على أداء موقع صوتي نشط. "من المقبول عمومًا أن أعضاء طبلة الفراشات تعمل على اعتراض النبضات فوق الصوتية الصادرة عن خفافيش الصيد. ومع ذلك، فإن هذا ليس دورهم الرئيسي، ناهيك عن الدور الوحيد. في رأينا، ينبغي للفراشات التي تطير في أحلك ساعات النهار، مثل الخفافيش، أن يكون لديها نظام تحديد الموقع بالصدى، حيث يمكن لأعضاء الطبلة أن تعمل كمستقبلات للإشارات المنعكسة.

من أجل توضيح ديناميكيات طيران فراشة متوسطة الحجم (طولها 3 سم) بسرعة 1 م/ث على مقياس مألوف لدى البشر، سنجري عملية حسابية بسيطة: في ثانية واحدة تطير الفراشة مسافة 1 م أو 33 أضعاف حجمه. سيارة طولها 3 m، تقطع 33 ضعف طولها في ثانية واحدة، وتتحرك بسرعة 100 m/s أو 360 km/h. ما نوع الرؤية التي تحتاجها للتنقل بهذه السرعة باستخدام ضوء النجوم؟ وتجدر الإشارة إلى أن الديدان القارضة تطير في الأماكن المفتوحة بسرعات تتجاوز بشكل ملحوظ 1 م/ث. ومع ذلك، في الغابة، عادة ما تطير الفراشات ببطء، ولكن الإضاءة هناك بسبب التظليل بالأوراق هي تقريبًا أقل من السماء المرصعة بالنجوم. وبالتالي، فحتى الرؤية الحساسة للغاية قد لا تكون كافية للتنقل في بيئة سريعة التغير. ومع ذلك، يجب الاعتراف بأنه على عكس السيارة، فإن الاصطدام بين حشرة وعائق لن يكون حدثا كارثيا.

عند التخطيط لتجارب لدراسة قدرة الفراشات على تحديد الموقع بالصدى، كان علينا حل مجموعة كاملة من المشكلات المتناقضة. الأول وربما الأصعب هو كيفية فصل الاتجاه بناءً على تحديد الموقع بالصدى والمعلومات المرئية؟ إذا قمت بتغطية عيون الفراشات بنوع من الطلاء، فإنها تتوقف عن الطيران، وإذا أجريت التجارب في الظلام، فكيف يتم تسجيل سلوك الحشرة؟ لم نستخدم تقنية الأشعة تحت الحمراء، حيث إن القدرة على إدراك الإشعاع البصري طويل الموجة كان موضع شك منذ فترة طويلة في العث. ثانيا، الفراشات تزعج البيئة الجوية بشكل كبير أثناء الرحلة. تتشكل دوامات الهواء بجانب وخلف الحشرة الطائرة من كل ضربة. الكائنات التي تقع في منطقة هذه الدوامات تشوه حتما تدفقات الهواء، ويمكن للفراشة، من حيث المبدأ، أن تشعر بهذه التغييرات بمساعدة العديد من المستقبلات الميكانيكية الموجودة على أجنحتها وجسمها. وأخيرًا، عند إعداد التجارب، من المستحسن الحصول على بعض المعلومات المسبقة حول معلمات نظام تحديد الموقع بالصدى الافتراضي، نظرًا لأن الإعدادات التجريبية المستندة إلى نطاق تقديري يبلغ 10 سم و2 متر يمكن أن تكون مختلفة تمامًا من الناحية الهيكلية.

تحديد الموقع بالصدى في الدلافين.

قبل عشرين عامًا، كانت الدلافين شائعة جدًا. لم يكن هناك نقص في التكهنات الرائعة حول أي موضوع يتعلق بهذه الحيوانات. مع مرور الوقت، مرت الموضة، ونسيت المضاربة بجدارة.

ماذا تبقى؟ الأمر الذي جذب العلماء منذ البداية. الدلافين حيوانات فريدة جدًا. نظرًا لأسلوب الحياة المائي الحصري، فإن جميع أنظمة جسم الدلفين - الأعضاء الحسية، والجهاز التنفسي، والدورة الدموية، وما إلى ذلك - تعمل في ظل ظروف مختلفة تمامًا عن الأنظمة المماثلة للثدييات الأرضية. ولذلك، فإن دراسة الدلافين تسمح لنا بإلقاء نظرة جديدة على العديد من وظائف الجسم واكتساب فهم أعمق للآليات الأساسية الكامنة وراءها.

من بين جميع أجهزة جسم الدلفين، أحد أكثر الأجهزة إثارة للاهتمام هو الجهاز السمعي. الحقيقة هي أن الرؤية تحت الماء محدودة بسبب انخفاض شفافية الماء. ولذلك يتلقى الدلفين المعلومات الأساسية عن محيطه من خلال السمع. وفي الوقت نفسه، يستخدم الموقع النشط: فهو يحلل الصدى الذي يحدث عندما تنعكس الأصوات التي يصدرها عن الأشياء المحيطة. يوفر برنامج Echo معلومات دقيقة ليس فقط عن موضع الأشياء، ولكن أيضًا عن حجمها وشكلها ومادتها، أي. يسمح للدلفين بإنشاء صورة للعالم المحيط ليست أسوأ أو حتى أفضل من بمساعدة الرؤية. إن حقيقة أن الدلافين قد طورت سمعًا بشكل غير عادي كانت معروفة منذ عقود. حجم مناطق الدماغ المسؤولة عن الوظائف السمعية في الدلافين أكبر بعشرات المرات من حجم البشر (على الرغم من أن الحجم الإجمالي للدماغ هو نفسه تقريبًا). تدرك الدلافين ترددات الاهتزازات الصوتية أعلى بحوالي 8 مرات (حتى 150 كيلو هرتز) من البشر (حتى 20 كيلو هرتز). إنهم قادرون على سماع الأصوات التي تقل قوتها بمقدار 10 إلى 30 مرة عن تلك التي يمكن للسمع البشري الوصول إليها. لكن للتنقل في البيئة بمساعدة السمع، لا يكفي سماع الأصوات. تحتاج أيضًا إلى التمييز بين صوت وآخر بمهارة. ولم تتم دراسة قدرة الدلافين على تمييز الإشارات الصوتية بشكل جيد. لقد حاولنا سد هذه الفجوة.

الصوت - اهتزازات الهواء أو الماء أو أي وسيلة أخرى بترددات تتراوح من 16 إلى 20000 هرتز. أي صوت طبيعي هو عبارة عن مجموعة من الاهتزازات ذات الترددات المختلفة. تعتمد درجة الصوت وجرس الصوت على الاهتزازات التي يتكون منها الصوت، أي: كيف يختلف صوت واحد عن آخر. إن أذن الحيوان أو الإنسان قادرة على تحليل الصوت، أي تحديد مجموعة الترددات التي يتكون منها. ويرجع ذلك إلى أن الأذن تعمل كمجموعة من مرشحات التردد، كل منها يستجيب لتردد الاهتزاز الخاص به. لكي يكون التحليل دقيقًا، يجب أن تكون إعدادات مرشح التردد "حادة". كلما كان الضبط أكثر دقة، كلما كان فرق التردد الذي تميزه الأذن أصغر، وكلما زادت دقة التردد (FRS). لكن الصوت ليس مجرد مجموعة من الاهتزازات ذات الترددات المختلفة. كل واحد منهم لا يزال يتغير مع مرور الوقت: يصبح أقوى، وأضعف في بعض الأحيان. يجب أن يكون الجهاز السمعي قادرًا على تتبع هذه التغيرات السريعة في الصوت، وكلما فعل ذلك بشكل أفضل، زادت ثراء المعلومات حول خصائص الصوت. لذلك، بالإضافة إلى TRS، يعد تحليل الوقت (TRS) مهمًا جدًا. يحدد FRS وHRV القدرة على تمييز صوت عن الآخر. هذه هي خصائص السمع التي يتم قياسها في الدلافين.

لقياس أي خاصية للسمع، تحتاج إلى حل مشكلتين. أولاً، تحتاج إلى تحديد إشارات الاختبار، أي الأصوات ذات الخصائص التي تعتمد القدرة على سماعها على خاصية السمع المقاسة. على سبيل المثال، لقياس الحساسية، تحتاج إلى استخدام أصوات ذات شدة مختلفة: كلما كان الصوت الذي يمكن سماعه أضعف، زادت الحساسية. لقياس الدقة، يجب أن تكون مجموعة أصوات الاختبار أكثر تعقيدًا، ولكن المزيد عن ذلك أدناه. ثانيا، تحتاج إلى معرفة ما إذا كان الحيوان يسمع أو لا يسمع إشارة الاختبار. لنبدأ بالمهمة الثانية. لمعرفة ما سمعه الدلفين، استخدمنا تسجيلات للنشاط الكهربائي في الدماغ. عند تعرضها للصوت، يتم إثارة العديد من الخلايا في وقت واحد، وتضاف الإمكانات الكهربائية التي تنتجها إلى إشارة قوية إلى حد ما تسمى الإمكانات المستثارة (EP). لا يمكن تسجيل النشاط الكهربائي لخلية عصبية فردية إلا عن طريق إدخال قطب استشعار مجهري في دماغ الحيوان. يحظر إجراء مثل هذه التجارب على الحيوانات شديدة التنظيم. يمكن تسجيل النشاط الإجمالي للعديد من الخلايا (أي EP) عن طريق لمس سطح الرأس بالقطب الكهربائي. هذا الإجراء غير ضار تمامًا. يعد VP مؤشرًا جيدًا على ما إذا كان الدلفين يمكنه سماع الصوت. إذا تم تسجيل EP بعد إعطاء الصوت، فهذا يعني أن الجهاز السمعي يتفاعل مع هذا الصوت. إذا انخفضت قيمة VP، فسيتم إدراك الصوت عند حدود ما هو ممكن. إذا لم يكن هناك نائب الرئيس، على الأرجح لا ينظر إلى الصوت. والآن عن إشارات الاختبار المستخدمة لقياس معدل ضربات القلب. للقياس، يتم استخدام تقنية تسمى التقنيع. أولاً، يتم إعطاء إشارة اختبار - إرسال صوت بتردد معين. يسبب هذا الصوت استجابة كهربائية من الدماغ - EP. ثم يضاف صوت آخر إلى الصوت - التداخل. يؤدي التداخل إلى إغراق إشارة الاختبار، التي تصبح أقل سماعًا، ويتناقص سعة EP. كلما كان التداخل أقوى، كان التشويش أقوى، وعند شدة تداخل معينة يختفي VP تمامًا: تم الوصول إلى عتبة الإخفاء. يُستخدم الإخفاء لقياس FRS لأنه يعتمد على خصائص السمع الانتقائية للتردد. عند ترددات مختلفة للعينة والتداخل، يكون التداخل مطلوبًا بقوة أكبر بكثير للإخفاء مما يحدث عندما تتزامن الترددات. وهذا مظهر من مظاهر انتقائية التردد: فالنظام السمعي قادر على التمييز بين ترددات إشارة الاختبار والتداخل إذا اختلفت. كلما كانت انتقائية التردد أكثر حدة، كلما زاد ضعف الإخفاء عندما تختلف ترددات العينة والتداخل. للحصول على بيانات كمية دقيقة، من الضروري معرفة كيفية اعتماد عتبات التقنيع على فرق التردد بين العينة والضوضاء.

النتيجة الرئيسية التي تم الحصول عليها عند قياس FRS باستخدام طريقة الإخفاء: حدة المرشحات السمعية المضبوطة على ترددات صوتية مختلفة. لتوصيف حدة المرشحات، يتم هنا استخدام مقياس يسمى نسبة تردد الضبط إلى عرض المرشح المكافئ. لن ندخل في التفاصيل حول كيفية حسابه: المهم هو أنه تقدير واحد لجميع منحنيات الضبط، وكلما ارتفع هذا المؤشر، كلما كان الضبط أكثر حدة. ماذا تقول هذه النتائج؟

بادئ ذي بدء، حول FRS عالية بشكل استثنائي، وخاصة في نطاق الترددات العالية (عشرات كيلو هرتز). هنا يصل مستوى FRS إلى 50 وحدة، أي. يمكن لسمع الدلفين تمييز الترددات التي تختلف بنسبة 1/50 فقط. وهذا أفضل بـ 4-5 مرات من الحيوانات والبشر الآخرين. ولكن يتم ملاحظة مثل هذا FRS المرتفع فقط في منطقة الترددات العالية التي يتعذر على السمع البشري الوصول إليها. في النطاق الذي يمكن الوصول إليه لسمع كل من البشر والدلافين، يكون معدل FRS لسمع الدلفين أقل بشكل ملحوظ - تقريبًا نفس مستوى سمع الإنسان. كيفية قياس القرار الزمني للسمع؟ هناك عدة طرق للقيام بذلك. يمكنك استخدام أزواج من نبضات الصوت القصيرة: إذا كان الفاصل الزمني بين النبضات في الزوج أكبر من قيمة معينة، فسيتم سماعها بشكل منفصل، وإذا كان أقل، فإنها تندمج في نقرة واحدة. الحد الأدنى للفاصل الزمني الذي يمكن خلاله سماع نبضتين منفصلتين هو مقياس لـ HRV. يمكنك استخدام صوت تنبض شدته بشكل إيقاعي (تعديل الصوت): الحد الأقصى لتكرار النبضات التي لم تندمج عنده بعد في صوت رتيب هو أيضًا مقياس لـ HRV. طريقة أخرى: يتم إجراء توقف قصير في الصوت المستمر. إذا كانت مدة الإيقاف المؤقت قصيرة جدًا، فإنها "تنزلق" دون أن يلاحظها أحد. الحد الأدنى لمدة التوقف المؤقت الذي يمكن اكتشافه فيه هو أيضًا مقياس لـ HRV. كيف يمكنك معرفة ما إذا كان الحيوان يسمع نبضًا صوتيًا متكررًا، أو نبضًا في الصوت، أو توقفًا قصيرًا؟ أيضا تسجيل نائب الرئيس. مع انخفاض مدة الإيقاف المؤقت، يقل VP أيضًا حتى يختفي تمامًا. يتم أيضًا تحديد مدى سماع إشارات الاختبار الأخرى. وقد أسفرت التجارب عن نتائج مبهرة. تبين أن معدل ضربات القلب لدى الدلفين ليس 2-3 أو حتى 10 مرات، بل أعلى بعشرات (ما يقرب من 100) مرة من معدل ضربات القلب لدى البشر. يسمح السمع البشري للشخص بتمييز فترات زمنية تزيد عن مائة من الثانية (10 مللي ثانية). تميز الدلافين فترات زمنية تبلغ عشرة آلاف من الثانية (0.1-0.3 مللي ثانية). تسبب النبضات في حجم الصوت EP عندما يقترب ترددها من 2 كيلو هرتز (في البشر - 50-70 هرتز).

لماذا يحتوي الجهاز السمعي عمومًا على حد أو آخر لـ FRS وHRV؟ الجواب الأبسط: لأن هذا هو الحد الأقصى لما هو ممكن للطبيعة. هذا هو بالضبط الانطباع الذي نشأ نتيجة لدراسة سمع البشر والعديد من حيوانات المختبر: في كل منهم، FRS وHRV قريبان جدًا. لكن الدلافين تظهر أن الجهاز السمعي يتمتع في الواقع بضبط ترددات أكثر دقة وتمييز أفضل للفترات الزمنية. لماذا لم يصل الجهاز السمعي للحيوانات الأخرى إلى مثل هذه المؤشرات؟ على ما يبدو، بيت القصيد هو في التناقض الحتمي بين التردد وحل الوقت: كلما كان FRS أفضل، كلما كان HRV أسوأ، والعكس صحيح. هذا قانون رياضي بحت، صالح لأي نظام تذبذبي، وليس فقط للأذن: إذا تم ضبط النظام بشكل حاد على تردد معين (انتقائية عالية التردد)، فهذا يعني أنه يتمتع بدقة زمنية منخفضة. يمكن التعبير عن ذلك بنسبة بسيطة: Q = F/B، حيث Q هو انتقائية التردد (الحدة)، F هو التردد الذي يتم ضبط المرشح عليه، B هو عرض النطاق الترددي للمرشح (أي نطاق الترددات التي يتم ضبطها عليه) يمر، يمرر، اجتاز بنجاح). يعتمد المعدل الذي يمكن أن يتغير به سعة الإشارة على B: كلما كان أكبر، كلما زادت سرعة تغيير الإشارة في تمرير المرشح، ولكن "أغبى" (أصغر Q). لذلك، يجب أن يجد النظام السمعي بعض الحلول الوسط بين FRS وHRV، مما يحد من هاتين الخاصيتين عند مستوى ما. ولا يمكن تحسين أحدهما إلا على حساب تدهور الآخر. يصبح التناقض بين FRS وHRV أقل دراماتيكية مع زيادة تردد F: عند الترددات العالية، من الممكن الجمع بين نطاق B عريض وانتقائية حادة Q. وهذا هو بالضبط ما لوحظ في الدلفين، الذي أتقن نطاق تردد الموجات فوق الصوتية . على سبيل المثال، مع تردد صوتي قدره 100 كيلو هرتز وQ = 50 (انتقائية عالية جدًا)، يكون عرض نطاق المرشح B = 2 كيلو هرتز، أي. من الممكن إرسال تعديلات صوتية سريعة جدًا تصل إلى 2 كيلو هرتز. وعلى تردد 1 كيلو هرتز، سيسمح مرشح بنفس الانتقائية بالتعديلات بتردد 20 هرتز فقط - وهذا منخفض جدًا. من الضروري هنا التوصل إلى حل وسط: على سبيل المثال، مع انتقائية تردد 10، من الممكن نقل التشكيلات حتى 100 هرتز، وهذا مقبول بالفعل. وفي الواقع، هذا هو بالضبط ما هو FRS وHRV عند هذا التردد في كل من البشر والدلافين. وهذا يعني أن معدل FRS وHRV للسمع لا يتم تحديدهما فعليًا من خلال الحد الأقصى لما هو ممكن بالنسبة للنظام السمعي، ولكن من خلال حل وسط معقول بين هاتين الخاصيتين. وبالتالي، فإن دراسة حيوان غريب على ما يبدو يسمح لنا بفهم المبادئ الأساسية لبناء الجهاز السمعي لجميع الحيوانات والبشر.

تُستخدم الإشارات المنبعثة من الدلافين للتواصل والتوجيه بناءً على الأصوات المنعكسة. تختلف الإشارات داخل نفس النوع. وتبين أن هناك إشارات للتغذية والقلق والخوف والضيق والتزاوج والألم وما إلى ذلك. كما تمت ملاحظة الأنواع والفروق الفردية في إشارات الحيتانيات. باستخدام إشارات عالية التردد، والتقاط صدى هذه الإشارات، توجه الحيوانات نفسها في الفضاء. بمساعدة الصدى، يمكن للدلافين، حتى مع إغلاق عيونها، العثور على الطعام ليس فقط أثناء النهار، ولكن أيضًا في الليل، وتحديد عمق القاع، وقرب الشاطئ، والأشياء المغمورة. ينظر الشخص إلى نبضات تحديد الموقع بالصدى على أنها صرير باب يدور على مفصلات صدئة. لم يتم بعد توضيح ما إذا كان تحديد الموقع بالصدى هو سمة من سمات الحيتان البالينية، التي تنبعث منها إشارات بتردد يصل إلى عدة كيلو هرتز فقط.

ترسل الدلافين موجات صوتية في الاتجاه. تعمل وسادة الدهون الموجودة على عظام الفك والفك العلوي والسطح الأمامي المقعر للجمجمة كعدسة صوتية وعاكس: فهي تركز الإشارات المنبعثة من الأكياس الهوائية وتوجهها على شكل شعاع صوتي إلى الجسم الموجود. تم الحصول على أدلة تجريبية على عمل مثل هذا الضوء بالموجات فوق الصوتية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (E.V. Romanenko، A.G. Tomilin، B.A. Artemenko) وفي الخارج (V. Evans، D. Prescott، V. Sutherland، R. Bale). ربما أدى تكوين جهاز تحديد الموقع بالصدى مع نظام الأكياس الهوائية إلى عدم تناسق الجمجمة: حيث يتم تطوير عظام خطم الحيتان المسننة على اليمين واليسار بشكل غير متساو، خاصة في منطقة انبعاث الصوت. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن أحد الممرات الصوتية يستخدم أكثر لإصدار الأصوات والآخر للتنفس.

5.3 تحديد الموقع بالصدى للمكفوفين.

للتنقل حول العالم، يمكن للأشخاص ذوي الإعاقات البصرية استخدام تحديد الموقع بالصدى بسهولة، وهو الموقع "الطبيعي" الخاص بهم، والذي لا يتطلب استخدام أي أجهزة تقنية. ومن المثير للدهشة أن شخصًا يتمتع بهذه المهارات يمكنه فعل الكثير، حتى ركوب الدراجات أو الزلاجات.

يبدو الأمر لا يصدق، لكن يمكن للناس استخدام تحديد الموقع بالصدى، بشكل عام، بنفس الطريقة التي تستخدمها بها الحيوانات مثل الخفافيش أو الدلافين. يمكن تعليم الشخص كيفية التعرف على الموجات الصوتية المنعكسة من الأشياء المحيطة به، لتحديد موضع الأشياء القريبة والمسافة وحتى حجمها.

وعليه، إذا أتيحت للإنسان الفرصة لمعرفة أين وماذا يقع، فيمكنه التحرك في الفضاء دون أي مشاكل. وقد تم بالفعل تطوير طريقة التوجيه هذه ويتم تدريسها للمكفوفين.

مطور ومروج لتحديد الموقع بالصدى البشري ( تحديد الموقع بالصدى البشري- هذا هو اسم هذه التقنية) - دانييل كيش ( دانيال كيش). هو نفسه أعمى تمامًا وتعلم التنقل في العالم من حوله بمساعدة الأصوات. جوهر الطريقة بسيط للغاية: فهو ينقر بلسانه ويستمع إلى الصدى الذي يحدث عندما تنعكس الأصوات من أسطح مختلفة.

ويبدو أن هذه التقنية لا يمكن استخدامها إلا "إلى الحد الأقصى"، لأن الصدى بالكاد مسموع. ومع ذلك، هذا ليس صحيحًا على الإطلاق: بمساعدته، يستطيع دانيال التحرك عبر المناطق المتضخمة وحتى - وهو أمر يصعب تصديقه! - أركب دراجة.

يعتقد بعض المكفوفين أن بعض أحاسيسهم ذات طبيعة خارجة عن الحواس. على سبيل المثال، مثل هذا الشخص، الذي يسير على طول الزقاق، يمكن أن يشعر "بالضغط" من كل شجرة يمر بها. والسبب في ذلك أمر مفهوم تمامًا: فمن الواضح أن الأمر يكمن في صدى خطواتهم، والذي تتم معالجته بواسطة العقل الباطن. علاوة على ذلك، وكما تبين، فهذه تجربة يمكن تبنيها.

6. صدى العالم:

يُطلق على تأخيرات الإشارات الراديوية التي تم تسجيلها بشكل متكرر منذ بداية عصر الراديو اسم "مفارقة ستويرمر" و"صدى العالم" و"الأصداء المتأخرة الطويلة" (LDE). يشير هذا إلى أصداء الراديو ذات التأخيرات الطويلة جدًا وفقدان الطاقة المنخفض بشكل غير طبيعي. على عكس الأصداء المعروفة بتأخير جزء من الثانية، والتي تم شرح آلية حدوثها منذ فترة طويلة، يظل تأخير إشارات الراديو لمدة ثوانٍ وعشرات الثواني وحتى الدقائق أحد أكثر الألغاز القديمة والمثيرة للاهتمام فيزياء الأيونوسفير. من الصعب أن نتخيل الآن، ولكن في بداية القرن، كان أي ضجيج راديو مسجل في المقام الأول، ومع سهولة عصر العواصف والضغط، يعتبر بمثابة إشارات لحضارة خارج كوكب الأرض:

“إن التغيرات التي لاحظتها حدثت في وقت معين، وكان القياس بينها وبين الأرقام واضحا لدرجة أنني لم أستطع ربطها بأي سبب أعرفه. أنا على دراية بالاضطرابات الكهربائية الطبيعية الناجمة عن الشمس والتيارات الزرقاء القطبية والتيارات التلورية، وكنت على يقين قدر الإمكان من الحقائق أن هذه الاضطرابات لم تكن بسبب أي من الأسباب المعتادة... إلا بعد مرور بعض الوقت لم يحدث ذلك. اتضح لي أن التدخل الذي لاحظته كان من الممكن أن يكون نتيجة عمل واعي. إن الشعور بأنني كنت أول من يسمع تحية من كوكب إلى آخر، يستحوذ علي أكثر فأكثر... ورغم الضعف والغموض، إلا أنه أعطاني قناعة وإيمانًا عميقين بأن جميع الناس قريبًا سينظرون كشخص واحد إلى السماء فوق. فينا، مليئين بالحب والاحترام، ملتقطين البشارة: أيها الإخوة! وصلتنا رسالة من كوكب آخر مجهول وبعيد. ونطق: واحد...اثنان...ثلاثة..."
نيكولاي تيسلا، 1900

لكن لم يكن هذا هو الحال مع LDE - فكرة أن أصداء الراديو يمكن أن تكون ظاهرة مصطنعة، أو نوع من بطاقة الاتصال؛ قمر صناعي خارج الأرض يجذب انتباهنا، ولم يتم طرح هذه الفكرة إلا بعد نشر مذكرة قصيرة من قبل عالم الفلك رونالد بريسويل في مجلة الطبيعة في عام 1960. في البداية، كان يُنظر إلى LDEs على أنها دليل على وجود سحب محددة في الفضاء الخارجي من البلازما سريعة الحركة، القادرة ليس فقط على عكس إشارات الراديو، مثل الغلاف الأيوني للأرض، ولكن أيضًا على تركيز الإشارة الأصلية بحيث تنعكس قوة الانعكاس. إشارة تتجاوز ثلث قوة الأصل! كانت نقطة البداية عبارة عن رسالة من المهندس يورغن هالس إلى عالم الفيزياء الفلكية الشهير كارل ستويرمر.

قام عالم الفيزياء الفلكية ستويرمر والفيزيائي فان دير بول (معادلة فان دير بول الشهيرة) والمهندس هالس بتنظيم سلسلة من التجارب التي كان هدفها اختبار وجود الظاهرة وتكرار حدوثها.

وفي عام 1927، بدأ جهاز إرسال موجود في أيندهوفن في إرسال نبضات سجلها هالس في أوسلو. في البداية، كانت كل إشارة عبارة عن سلسلة من ثلاث نقاط مورس. وتكررت هذه الإشارات كل 5 ثوان. في سبتمبر، تم تغيير وضع جهاز الإرسال: تمت زيادة الفواصل الزمنية إلى 20 ثانية. لم يتم وصف تفاصيل التجربة بتفاصيل كافية، حيث تم نشر شروط التجربة في وقائع المؤتمر وفي مجلد محدود. في 11 أكتوبر 1928، تم تسجيل سلسلة من أصداء الراديو أخيرًا، أبلغ فان دير بول عن ذلك في برقية له إلى ستويرمر وهولس: "الليلة الماضية، كانت إشاراتنا مصحوبة بأصداء، وتراوح وقت الصدى بين 3 و15 ثانية، أي نصف الوقت". صدى أكثر من 8 ثوان! » وأكد هولس وستويرمر بدورهما استقبال هذه الأصداء في أوسلو. تم تلقي عدة سلاسل من الأصداء. تراوحت تأخيرات الراديو المسجلة من 3 ثوانٍ إلى 3.5 دقيقة! وفي نوفمبر 1929، اكتملت التجربة. كانت هناك 5 سلاسل من تأخيرات الراديو تم تسجيلها بدقة. في مايو من نفس عام 1929، أجرى J. Gaulle و G. Talon دراسة جديدة ناجحة لظاهرة LDE.

في عام 1934، لاحظ الإنجليزي إي. أبليتون ظاهرة "صدى الراديو المتأخر" وتعد بياناته المقدمة في شكل رسم بياني من أكثر المواد المقدمة بوضوح في تجارب LDE.

في عام 1967، تم إجراء تجارب للكشف عن LDE في جامعة ستانفورد بواسطة ف. كروفورد. تم تأكيد هذه الظاهرة، ولكن لم يتم اكتشاف أصداء ومسلسلات الراديو الطويلة بشكل خاص، المشابهة لتلك التي لوحظت في العشرينات والثلاثينات. غالبًا ما تمت مواجهة تأخيرات تتراوح بين 2 و 8 ثوانٍ، مع تغير التردد وضغط الوقت بين نبضات الصدى مقارنة بالوقت بين نبضات الإشارة الرئيسية. تؤدي تجربة دراسة بيانات LDE المعروفة إلى ملاحظة أخرى مثيرة للاهتمام - في أي نطاق جديد لموجات الراديو، أي. في النطاق الذي بدأ استخدامه للتو، تتجلى الظاهرة بشكل واضح ومتسلسل، تمامًا كما حدث في العشرينات، ثم بعد عدة سنوات، "تطمس" الأصداء ولم يعد يتم تسجيل المسلسل.

لاحظ عالم الفلك الإنجليزي لونين أن الأصداء التي تم رصدها في عشرينيات القرن العشرين كانت خالية من ضغط الوقت، ولم يكن هناك أي تحول في تردد دوبلر، وظلت شدة ترددات ستورمر ثابتة، بغض النظر عن وقت التأخير. من الصعب للغاية شرح الحقيقة الأخيرة، والبقاء في إطار الافتراضات حول طبيعة الإشارة - لا يمكن أن تكون أصداء الراديو الطبيعية بتأخير قدره 3 ثوانٍ و3 دقائق بنفس الشدة - فالإشارة متناثرة، لأن الموجة المنبعثة بواسطة جهاز الإرسال لا يزال غير نبضة ليزر متماسكة!

كان دنكان لونين هو من طرح الفرضية القائلة بأن صدى سلسلة ستورمر هو إشارة من مسبار بين النجوم وأن التغيير في وقت التأخير هو محاولة لنقل بعض المعلومات. وبافتراض أن هذه المعلومات كانت حول موقع النظام الكوكبي الذي وصل منه المسبار، فقد توصل، بناءً على تشبيه مع صورة الكوكبات على المجال النجمي، إلى أن النجم الرئيسي لمرسلي المسبار هو إبسيلون بوتس. قام بفحص إحدى سلاسل Stoermer لعام 1928.

تم عرض تعسف إنشاءات لونين الهندسية على الفور تقريبًا، ليس من قبل المتشككين، ولكن من قبل المتحمسين أنفسهم - فقد تلقى عشاق علم الفلك البلغاري، باستخدام طريقة مختلفة لفك التشفير، "موطنًا" آخر للمرسلين - النجم زيتا ليو، وفك تشفير أ. شبيلفسكي أتاحت الطريقة أخيرًا الحصول على تاو كيث المشهور والمتوقع من قبل الجميع.

كان الوضع الحالي مشابهًا جدًا لما وصفه في روايته “صوت الرب” لستانيسلاف ليم – مذكرة قصيرة ظهرت في الصحافة وتضمنت تلميحًا للاتصال غرقت في بحر من المنشورات العلمية الزائفة، بعد وهو ما لا يعتبره أي شخص جاد مجموعة كاملة من المعلومات دون تحيز. صحيح، في حالة لونين، لم تكن هناك حاجة لمشاركة الخدمات الخاصة، ولم تكن هناك حاجة إلى معلومات مضللة - كل ما حدث يمكن اعتباره بمثابة إجراء تحقق تم تنفيذه، كما ذكرنا سابقًا، من قبل المتحمسين أنفسهم... حقيقة أن مثل هذه "الصور" يمكن إنتاجها دون صعوبة كبيرة يظهرها الشكل الموضح أدناه.

وهو يصور إحداثيات النبضات المسجلة في تجربة META والمنشورة في مجلة الفيزياء الفلكية. وكانت كل واحدة من هذه النبضات مشابهة لـ "الإشارة" الشهيرة "واو"! وتم تسجيلهم على نفس الخط "الساخن" - موجة طولها 21 سم! إذا قمت بدمج الإحداثيات السماوية للإشارات بالترتيب الذي تحدده التواريخ، فستحصل على "مسار" مركبة فضائية معينة.

يبدو أن هذا كل شيء - ها هم! ولكن لسوء الحظ، هذه مجرد قطعة أثرية - الجهاز الذي تم مسح السماء به، تم مسحه فقط بفاصل رأسي صغير جدًا، ويوما بعد يوم، ارتفع هذا الفاصل الزمني، وبعد ذلك، بعد أن وصل إلى الحد الأقصى للعلامة العمودية، بدأ في الانخفاض.

7. قائمة الأدبيات المستخدمة:

1. كتاب الفيزياء المدرسي للصف التاسع / A. V. Peryshkin، E. M. Gutnik - موسكو: "Bustard"، 2004؛

2. الفيزياء المسلية؛ الكتاب الأول/ يا.آي.بيرلمان - موسكو: "العلم"، 1986؛

3. الفيزياء في الطبيعة؛ كتاب للطلاب / إل في تاراسوف - موسكو: "التنوير"، 1988؛

4. ماذا؟ لماذا؟ لماذا؟ كتاب كبير من الأسئلة والأجوبة / ترجمة. K. Mishina، A. Zykova - موسكو: "EXMO - Press"، 2002؛

5. نظرية الصوت 2 المجلد / R e le و J. خط من الانجليزية - موسكو، 1955؛ 6. الصدى في حياة الناس والحيوانات / G r i f i n D. trans. من الإنجليزية - موسكو، 1961؛

7. الموسوعة الكبرى لكيرلس وميثوديوس؛ 2 قرص مضغوط - 2002؛

8. الشعراء الأوروبيون في عصر النهضة. - موسكو؛: خيال؛ 1974؛

9. أصداء في حياة الناس والحيوانات، عبر. من الإنجليزية، غريفين د.، موسكو، 1961؛
10. أجهزة صدى الملاحة، فيدوروف الأول، موسكو، 1948؛

11. مسبار الصدى والوسائل الصوتية المائية الأخرى، Fedorov I. I., 1960;

12. أجهزة صدى الملاحة، "المعدات والأسلحة"، Tolmachev D.، Fedorov I.، 1977؛

13. تحديد الموقع بالصدى في الطبيعة، الطبعة الثانية، Airapetyants E. Sh.، Konstantinov A. I، 1974.