Fyzika

ULTRAZVUK,INFRAZVUK

Typ

Seminární práce

Počet stažení

910

Obsah:

Ultrazvuk, Infrazvuk

Doporučit

Zaslat na email

Stáhni

Vloženo	25.11.2007
Počet stran	9
Velikost	26 KB
Typ souboru	Jednoduchý text

Úvod:
Ultrazvuk, infrazvuk.
Na úvod Vás seznámím s několika klíčovými slovy:

Akustika
Akustika je rozsáhlý vědní obor, zabývající se komplexně zvukem od jeho vzniku, přenosu prostorem až po vnímání lidskými smysly. Má celou řadu poddisciplín, např. hudební akustika zkoumá fyzikální základy hudby, hudebních nástrojů a prostorů, stavební akustika zvukové jevy a souvislosti v uzavřeném prostoru, budovách a stavbách, prostorová akustika šíření zvuku v obecném prostoru, fyziologická akustika vznikem zvuku v hlasovém orgánu člověka a jeho vnímáním v uchu, psychoakustika vnímání zvuku v mozku atd.

Zvuk
Infrazvuk i ultrazvuk je zvukový jev , Zvuk obecně můžeme definovat jako mechanické kmitání, které je charakterizováno parametry pohybu částic pružného prostředí nebo u vlnového pohybu parametry zvukového pole. Část zvuků se projevuje jako slyšitelný zvuk - což je akustické kmitání pružného prostředí v pásmu frekvencí od 16 Hz do 20 kHz, schopné vyvolat zvukový vjem. Frekvenční závislost definice slyšitelného zvuku je silně individuální, jen málokdo je schopen vnímat celé pásmo frekvencí (především horní hranice je velmi proměnná a závislá na věku). Zvuky mimo toto pásmo neslyšíme, přesto jsme je schopni vnímat a mohou mít i nepříznivý vliv na zdraví či psychiku. Zvuky pod slyšitelnou hranicí (0,7 - 16 Hz) označujeme jako infrazvuk (velmi nízké frekvence, lidské tělo je vnímá hmatem - jsou schopny rozvibrovat celý povrch těla či bránici), zvuky nad slyšitelnou hranicí (do 50 kHz) jako ultrazvuk.

Člověk a zvuk
Sluchový vjem je závislý na frekvenci (velmi silně) a intenzitě zvuku, výsledný vjem je rovněž značně ovlivněn tím, zda posloucháme zvuk s jednou frekvencí nebo jejich více či méně složitou směs. Zvuky, které u posluchače vyvolají sluchový vjem lze zařadit do tzv. sluchového pole:

Tvar sluchového pole je opět individuální pro každého člověka. Zdola je vymezen křivkou, popisující práh slyšitelnosti (zvuky pod tímto prahem neslyšíme), seshora pak křivkou prahu bolesti (zvuky nad tímto prahem vyvolávají bolestivý vjem a mohou vést k poškození psychiky i samotného sluchového orgánu). Maximální citlivost sluchu spadá do oblasti mezi 500 až 4000 Hz, pro nižší a vyšší frekvence prudce klesá.

Ultrazvuk
Ultrazvuk se tedy od obyčejného zvuku liší jen svojí vysokou frekvencí (vyšší než 16 000). Jeho poměrně příliš vysoká hodnota je příčinou, že se jako zdroje ultrazvuku obyčejně používají speciální přístroje a zařízení. Z čistě mechanických zdrojů ultrazvuku jsou to zejména: speciálně konstruovaná kovová uzavřená píšťala velmi malých rozměrů, tzv. Galtonova píšťala, a na podobném principu založený Hartmanův akustický generátor, ve kterém proud vzduchu unikající z kuželové trubice naráží na válcový rezonátor. Pomocí Hartmanova generátoru lze získat ultrazvuk s frekvencí 130 kHz a při použití vodíku až 500 kHz. Při pokusech s ultrazvukem a při jeho praktickém používání jsou zdroji ultrazvuku nejčastěji piezoelektrické nebo magnetostrikční ultrazvukové generátory, které jsou o mnoho lépe ovladatelné než generátory mechanické. Protože jsou ultrazvukové vlny velmi krátké, ultrazvuk se šíří prostředím prakticky přímočaře a při odrazu od překážek platí zákon odrazu. Jeho jinou význačnou vlastností je, že na rozdíl od obyčejného zvukového vlnění je ultrazvuk ve vzduchu a jiných plynech značně absorbován, a to tím víc, čím je jeho vlnová délka menší. Naproti tomu v kapalinách, například ve vodě, se ultrazvukové vlnění může rozšířit i do velmi velkých vzdáleností.

Defektoskopie

Ultrazvuková defektoskopie využívá ultrazvuk k vyhledávání skrytých vad materiálu. Je založena na odrazu ultrazvukových vln na rozhraní dvou prostředí (pevné těleso – vzduch). Je-li v materiálu nějaká vada (dutina, trhlina), ultrazvuková vlna se na ní odrazí a je zachycena zpět přijímačem. Ze vzdálenosti záznamů vyslaného a odraženého impulsu lze určit hloubku vady pod povrchem.

Ultrazvuk se v praktickém životě využívá pro svoje významné vlastnosti různými způsoby. Jeho malá absorpce ve vodě umožňuje velmi rychle a pohodlně měřit například hloubky moří tzv. metodou ozvěny ultrazvuku. Zdroj ultrazvuku upevněný na lodi pod vodní hladinou vysílá velmi krátké ultrazvukové impulsy, které se po odrazu ode dna moře vracejí a účinkují na přijímač ultrazvuku. Jestliže mezi vysíláním a zachycením ozvěny ultrazvukového signálu uplynul čas a rychlost zvuku ve vodě je v, potom hloubku moře určuje vzorec

Odraz ultrazvuku na rozhraní dvou hmotných prostředí se využívá i k hledání kazů v kovových výrobcích

Rychlé změny tlaku v kapalinách, kterými se ultrazvuk šíří, vyvolávají kmitavý pohyb částic, které se v nich vznášejí. Ultrazvukem se dá tímto způsobem podporovat homogenizace heterogenních soustav, tj. vytvářet velmi jemné disperzní (rozptýlené) soustavy, jakými jsou suspenze, emulze, pěny a koloidní roztoky. Ultrazvuk účinkuje i na větší molekuly a podporuje jejich chemické reakce. Využíváním tohoto účinku se zabývá obor chemie, který se nazývá fonochemie.

Ultrazvuk se využívá při lékařských vyšetřeních. Dále v technice, a může se vyskytovat i v přírodě:

Ultrazvuk v lékařství
Historie Ultrazvukové vyšetření (UZ) diagnostiky v českém porodnictví a gynekologii je poměrně dlouhá, po Velké Británii, Rakousku a Švédsku jedna z nejdelších v Evropě. Je obdivuhodné , že se časný rozvoj této diagnostiky podařil přes tehdejší značnou izolaci a omezené možnosti odborníků. Mezi všemi zobrazovacími metodami má UZ v gynekologii výsadní postavení. Jde o metodu, která využívá zvukových vln o vysoké frekvenci (řádově MHz). Vlny jsou vysílány sondou přiloženou na tělo pacientky, prostupují tkání a od různých struktur v těle se odrážejí různou měrou. Odražené vlny sonda přijímá a na základě množství přijatých vln je vytvářen na monitoru obraz. V současnosti se běžně užívá dvourozměrný obraz, zachycující řez tělem v rovině vyslaných vln. Existují i přístroje, které jsou schopny vytvořit i trojrozměrný tzv. 3D obraz ( = trojdimenzionální ). Jejich užití je zatím ojedinělé. Před samotným UTZ vyšetřením je třeba aplikovat na kůži speciální gel, který umožňuje snazší přenos ultrazvukových vln. Vyšetřující lékař drží v ruce takzvanou UTZ sondu, která je vysílačem ultrazvukového vlnění a současně přijímačem odražených vln. Sonda je kabelem spojena s vlastním přístrojem, který přijaté informace počítačově zpracuje a na obrazovce zobrazí ve formě lidskému oku srozumitelného dvourozměrného černobílého obrazu. Ultrazvuk je tak schopen vytvářet "řezy" lidským tělem. Ultrazvukové vyšetření slouží k prohlédnutí vnitřních pohlavních orgánů a ev. dalších struktur v malé pánvi, zhodnotit jejich tvar, určit velikost, vzájemné vztahy. Diagnostikuje se tak počínající těhotenství, děložní myomy, cysty a jiné tumory, zánětlivá ložiska v oblasti děložních přívěsků, výpotek popř. krev v dutině břišní aj. Podle tvaru a způsobu vysílání zvuku se rozlišuje celá řada sond. Ultrazvukového vyšetření se není třeba obávat, je zcela nebolestivé a na mnoha klinických studiích byla prokázána jeho neškodnost pro matku (na rozdíl od např. rentgenových paprsků, kterých by se v graviditě užívat nemělo).
V lékařství se používá hlavně jako těhotenský ultrazvuk.
Těhotenský ultrazvuk je vyšetřovací metoda, která lékaři pomáhá hodnotit průběh těhotenství. Při vyšetření těhotné ženy ultrazvukem lékař vyšetřuje pomocí sondy ultrazvukového přístroje přes stěnu břišní vyvíjející se plod. Ultrazvukové metody patří v současnosti mezi nejpoužívanější zobrazovací diagnostické metody v těhotenství především proto, že nezatěžují ženu ani plod pronikavým zářením. Jsou bezbolestné a bezpečné. Z těchto důvodu patří těhotenský ultrazvuk mezi vyšetření, které se pravidelně v průběhu těhotenství opakují a tak lékaři umožňují udělat si představu nejen o velikosti a stáří plodu , ale i o vývoji a stavu jednotlivých jeho orgánů.
Princip vyšetření
Princip vyšetřování ultrazvukem není složitý. Ultrazvukový přístroj vysílá k plodu ze sondy lidským uchem neslyšitelné zvukové vlnění o frekvenci 2,5 - 10 MHz. Zvukové vlny pronikají do vyšetřované, kde se odrážejí a malá část odražených zvukových vln se vrací zpět do sondy. Sonda slouží zároveň jako přijímač zvukového vlnění. Informace o intenzitě vlnění a o době, která uplynula mezi vysláním a zachycením ultrazvuku, vyhodnotí počítač zabudovaný v přístroji. Konečná data se zobrazí černobíle na obrazovce. Cílem vyšetření je zjistit uložení a velikost vyšetřovaného plodu, množství plodové vody a posoudit strukturu a funkci stávajících orgánů plodu nebo odhalit vývojovou vadu. Počítač následně porovná naměřené údaje s tabulkou a spočítá i délku těhotenství.
Takhle vypadá obraz pořízený těhotenským ultrazvukem:

Ultrazvuk v technice
Fyzika a technika našich dnů dovedou vyrábět “neslyšitelné zvuky” s vysokou frekvencí. Dnes není problém dosáhnout 1 000 000 000 kmitů za vteřinu.

Jedna z metod získávání ultrazvukových kmitů je založena na tom, že destičky vyříznuté určitým způsobem z krystalu křemene se při stlačení na povrchu elektrizují (takto vzniklá elektřina se nazývá piezoelektřina). Jestliže naopak povrch takové destičky periodicky nabíjíme, destička se pod vlivem elektrických nábojů střídavě smršťuje a rozpíná, tj. kmitá. Vznikají ultrazvukové kmity. Destička se nabíjí lampovým generátorem užívaným v radiotechnice, jehož frekvence se volí tak, aby odpovídala takzvanému vlastnímu kmitočtu destičky (krystaly křemene jsou však jako zdroj ultrazvuku drahé a málo výkonné; používá se jich obvykle v laboratořích. V technické praxi se osvědčily syntetické látky, například keramický titaničitan barnatý).

Ačkoli ultrazvuky neslyšíme, přece jejich účinek můžeme velmi dobře pozorovat. Ponoříme-li například kmitající destičku do nádoby s olejem, vytvoří se na hladině kapaliny vypuklina vysoká 10 cm a olejové kapky vystřikují až do výšky 40 cm. Když do takové olejové lázně ponoříme konec skleněné trubice dlouhé asi 1 m a druhý konec držíme v ruce, ucítíme, že se trubice silně rozpálila a ožehla nám kůži. Konec takové rozkmitané trubice propálí dokonce otvor do dřeva; energie ultrazvuku se tu mění v teplo.

Vědci dnes ultrazvuk důkladně studují. Ultrazvukové kmity mají velmi silný účinek na živý organismus: trhají vlákna vodních řas, drtí živočišné buňky, rozrušují krvinky; malé ryby a žáby usmrtí ultrazvuk za 1 až 2 minuty. Tělesná teplota pokusných zvířat vystavených ultrazvuku se zvyšuje, u myší například na 45 °C. Ultrazvukové kmity už začínají sloužit v lékařství. Neslyšitelný ultrazvuk přichází na pomoc lékařům podobně jako neviditelné ultrafialové paprsky.

Ultrazvuk se používá také k čištění. To znají numizmatici i ti, co nosí brýle.

Zvlášť úspěšně se ultrazvuku používá ke kontrole v hutnictví a strojírenství; zjišťuje se jím nestejnorodost materiálu, bubliny, praskliny a jiné vady kovových výrobků. Při “prosvěcování” kovu ultrazvukem se postupuje tak, že se zkoušený kov namaže olejem a vystaví ultrazvukovým kmitům. Nestejnorodé části výrobku zvuk rozptylují, vrhají jakýsi zvukový stín; obrys nehomogenních míst se rýsuje na rovnoměrné zčeřené vrstvě oleje tak zřetelně, že jej lze i fotografovat. Tohoto principu se využívá v tzv. ultrazvukové defektoskopii – odhalování vnitřních vad materiálu. Dnes se používá speciálních přijímačů ultrazvukových kmitů včetně zobrazování na monitoru.

Ultrazvukem je možno “prosvítit” vrstvu kovu tlustou i více než 1 m, tedy mnohem více než rentgenovým zářením. Při tom lze zjistit nehomogenní místa o rozměru třeba jen 1 mm. Není pochyb, že ultrazvuk má před sebou velkou budoucnost.

Zajímavosti
Ultrazvuk v přírodě
Ultrazvuk nacházíme i v přírodě. Ve zvuku větru a mořského příboje jsou obsaženy frekvence patřící již do oblasti ultrazvuku. I mnozí živočichové – motýli, cikády aj. – jsou schopni vydávat a vnímat ultrazvuky. Ultrazvukovými vlnami, které se díky své krátké vlnové délce málo ohýbají, se dá zkoumat např. mořské dno, poloha ledovce, tah ryb apod.

Echolokace
Echolokace je způsob orientace některých živočichů. Užívají ji druhy s noční aktivitou nebo žijící v jeskyních či kalné vodě. Setkáme se s ní např. u některých druhů ryb, ptáků, savců (hmyzožravci, netopýři, delfíni). Zjednodušeně můžeme říci, že živočich vydává zvuky(zpravidla ultrazvuky) a zachycuje jejich ozvěnu (echo), tj. signál odražený od předmětu v prostoru. Echolokace se vyvíjela postupně u více druhů živočichů – dnes jsou v této oblasti nejvíce specializováni netopýři a kytovci.

Netopýři
Netopýři vytváří ultrazvukové vlny o kmitočtu od 14 000 do 100 000 hertzů a vypouští je z nosu nebo otevřených úst. Zvuk vzniká v hrtanu, odkud vychází vysoký hvizd o stálé frekvenci, jež mu zajišťuje snadné „dekódování“ přijaté ozvěny podle její vlnové délky. Netopýr si tak zpřístupnil lov v noci, kdy z úkrytů vylézá hmyz, který se pod roušku tmy schovává před hmyzožravými ptáky.

Přirozená obrana
Ultrazvuková válka aneb hmyz versus netopýři
Postupné zdokonalování echolokace netopýrů znamenalo pro hmyz nebezpečí vyhynutí. Proto musel vyvinout nějaký způsob obrany a to se mu podařilo hned několika způsoby.

První obranné opatření je rázu mechanického – hmyzí tělo při požírání zabraňuje netopýrovi vydávat zvuky a tak mu ztěžuje jeho orientaci. To se však netopýrům podařilo vyřešit. Např. netopýr velký si při konzumaci potravy ponechává mezi zuby podle možnosti otevřenou malou štěrbinu, kterou dovede vydávat orientační hlasy s téměř nezměněnou intenzitou. Pokud je kořist příliš velká, netopýr vysílá zvuky nosem. Jsou sice kratší, hlubší a o hlasitosti sotva poloviční, ale k zevrubné orientaci postačují. Netopýři ušatý a netopýři černý mohou dokonce vydávat stejně hlasité zvuky tlamou nebo nosem. Na vydávání zvuků pouze nosem se specializovali vrápenci, o kterých je psáno už výše.

Když tedy hmyzu nepostačuje k ochraně tato mechanická překážka, museli vyvinout lepší způsob. Netopýři se orientují sluchem, takže účelem hmyzu je zajistit, aby ho netopýr neuslyšel. To v praxi znamená, že nesmějí vydávat žádný bzukot a ultrazvuk od nich odražený nesmí netopýr zpátky zaregistrovat. To si zajistili svou „srstí“od které se hlas jejich nepřátel odráží jen ztěží. Aby noční motýlové zabránili vzniku vzdušného víru na hranách křídel (který netopýři dokážou zachytit),mají v pásmu víření jemné třásně. Jejich chloupky jsou asi dva milimetry dlouhé o průměru sedm tisícin milimetru.

Další zajímavostí je ultrazvukový rušící systém u přástevníků, který používají v největším nebezpečí. Na obou stranách připojení třetího páru nohou u přástevníka se nachází pružná rýhovaná chitinová destička nad jakousi „resonanční skříňkou“. Jestliže hmyz rychle stahuje a uvolňuje svaly nohou, dochází u nich ke vzniku ultrazvukového kmitání, a to také v rozsahu vlnové délky netopýrů – ti pak takové zvuky chápou zřejmě jako výstrahu. V praxi to zkoušela dr. Dorothy Dunningová. Přístrojem vystřelovala do vzduchu moučné červy a ochočení netopýři se rychle naučili je chytat. Když však vyslala těsně před jejich zachycením z magnetofonového pásku ultrazvuk motýla, netopýři se ihned odvrátili od cíle, aniž by se ho dotkli.

Infrazvuk
Infrazvuk je mechanické vlnění o tak nízkém kmitočtu, že ho lidské ucho není schopné zaznamenat. Přesná hranice mezi slyšitelným zvukem a infrazvukem neexistuje, ale udává se mezi 16 – 20 Hz. Spodní hranice se udává mezi 0,001 a 0,2 Hz.
Ve vodě se šíří velmi dobře, pro infrazvuk existují pouze jen dvě překážky. Buď vakuum nebo dostatečná vzdálenost.

Moderní zkoumání infrazvuků je dnes mladým a stále se rozvíjejícím vědním oborem. Vědci z oborů akustiky a geofyziky se ještě učí rozeznávat infrazvukové podpisy jednotlivých jevů v atmosféře. „ Velkými původci infrazvuku jsou bouře v oceánech a velké vlny. Kolísavé pohyby vln totiž fungují jako obrovské písty stlačující vzduch, přičemž vzniká infrazvuk. Stejně tak vysílají infrazvukové signály vířící hurikány a studium vznikajících bouří napomáhá zlepšení varovných systémů. Tak se nyní plánuje výstavba velké kontrolní stanice u Cap Verde v jižní Africe, která bude sledovat infrazvukové jevy podél západoafrického pobřeží, které je líhní nejnebezpečnějších hurikánů, ohrožujících východní pobřeží Spojených států.

Zdroje infrazvuku
Zdroje infrazvuku se dělí na přírodní a umělé.
V přírodě vytváří při sopečné činnosti, bouřce, vodopádu nebo také větrné turbulenci na budovách. Uměle vzniká při provozu větrných mlýnů, strojních zařízení, auta, letadla, vlaky, výrobní stroje. aj.

Vliv infrazvuku na lidský organismus
Pokud se člověk ocitne v infrazvukovém poli, jsou pro něj zvlášť nebezpečné ty frekvence, které se shodují s biologickými rytmy -> stavy nevolností, úzkosti, zástava srdce, nepropustnost cév, záchvaty hrůzy, dočasné oslepnutí a při velké intenzitě i smrt.
Jak jsme již říkali lidské ucho neslyší infrazvuk za to tělu, ale může způsobit vážné zdravotní komplikace. Při malých intenzitách člověk pociťuje nepříjemné vibrace, nevolnost a závratě. Při vysoké intenzitě může člověku způsobit perforaci kochleární membrány nebo infarkt.Ohrožení zdraví vzniká však teprve při trvalé hladině zvukového tlaku nad 130 dB
Zvuky s frekvencí několika málo kmitů za vteřinu rozechvívají vnitřní orgány a ovlivňují ústrojí středního ucha. To může u některých lidí zpočátku způsobovat euforii, která však brzy přejde do pocitů tísně, strachu, nebo dokonce do nausey, jejíž příznaky jsou totožné s mořskou nemocí.

Zajímavosti
Infrazvuk jako záhadná zbraň
Použijete-li správný kmitočet se správnou energií, můžete i zabít. Nenápadně, na dálku a paradoxně také tiše, přestože vražedným nástrojem je zvuk.
Infrazvuk používali lidé cíleně už ve středověku. Basová píšťala varhan není nic jiného než výkonný generátor nízkých kmitočtů a s věřícími shromážděnými na mši dokáže dělat doslova zázraky. Koncem minulého roku vydala Britská vědecká asociace závěry experimentu, uskutečněného na návštěvnících hudebního koncertu. Vybrané části hudby byly vysílány speciálním reproduktorem o frekvenci 17 hertzů. 750 návštěvníků koncertu popsalo zvláštní pocity během vysílání hudby na těchto frekvencích. Výzkumníkům se potvrdilo, že infrazvuk magicky zesiluje aktuální citový stav, což považují za možné vysvětlení stavů, kdy mohutná varhanní hudba o nízkých frekvencích vyvolává v lidech návaly emocí.
Podle některých zdrojů používali infrazvuk i nacističtí propagandisté při Hitlerových projevech, aby v davech probudili tu správnou dávku zvířecích pudů. Dnes jsou infrazvukovými reproduktory (subwoofer) zcela regulérně vybavována veřejná i domácí kina. Díky tomu může být hrůza při thrillerech a hororech opravdu procítěná, dokonce i když režisér a herci svou práci odbyli

Už záhadný a dodnes ne zcela pochopený americký vynálezce srbského původu Nikola Tesla (1856 až 1943) zkoušel, co dělá infrazvuk s lidským organismem. Poněkud jej rozladilo zjištění, že neléčí, jak doufal, ale spíš škodí. Sestrojil také jakýsi rezonátor, s jehož pomocí způsobil v New Yorku malé zemětřesení. Když se pak o jeho pokusy začala zajímat policie, sdělil novinářům, že by pro něj nebylo problémem na dálku zbourat Brooklynský most. Vzhledem k předešlým výsledkům čtenáře tisku nejspíš zamrazilo, když k tomu dodal, že za pomoci jistých rezonancí by bylo možné rozpůlit zeměkouli.

Podezřele často jsou naopak zveřejňovány informace o tom, proč infrazvukovou zbraň sestrojit nelze: vysílač by musel mít velké rozměry (viz již zmíněná basová píšťala kostelních varhan) a jsou problémy s tím, aby negativní vliv nezasáhl také obsluhu. Nelze ale vyloučit, že jde jen o kouřovou clonu kolem skutečných výsledků výzkumu. Infrazvuk má i další vojenský význam: vlnění tohoto typu vzniká při jaderných explozích, umožňuje je tedy detekovat i na velké vzdálenosti. Kromě toho jej produkují také seizmické otřesy a bouře v atmosféře. Někteří odborníci dokonce věří, že právě on je příčinou některých záhadných událostí v tzv. bermudském trojúhelníku.

Velké ucho ve Vídni
V současné době končí instalace šedesáti infrazvukových detekčních stanic rozmístěných po celém světě, které měly původně sloužit hlavně ke sledování výbuchů, porušujících smlouvy OSN z roku 1996 o zákazu zkoušek jaderných zbraní. Plně funkčních je zatím 24 stanic, vybavených citlivými infrazvukovými mikrofony, které odhalí sílu zvuku, jeho frekvenci i místo původu. Kontrolní stanice posílají automaticky data každých dvacet sekund na dohledové ústředí ve Vídni, kde počítače vyhodnocují zajímavé úkazy. Tak dokážou například odlišit infrazvuk padajícího meteoru, výbuchu sopky, nukleárního zařízení a celé široké škály událostí v atmosféře. Tak například zachytilo 10 infrazvukových detektorů ve Spojených státech i výbuch raketoplánu Columbia.

Infrazvuky v meteorologii
Zajímavý je určitě i poznatek, že infrazvuk vydává i takový světelný úkaz, jakým je například polární záře. Elektrické výboje totiž ohřívají atmosférické plyny, ohřáté molekuly se rozpínají a zvýší se tlak vzduchu. Ten před sebou stlačuje studený vzduch a vytváří vlnu jako příď lodi. Tyto pohyby vzduchu vytvářejí pak infrazvukové rázy. Jeden z předních odborníku NASA Allan J. Zuckerwar zkoumá v současnosti možnosti, jak využívat infrazvuků při varování letadel před vzdušnými turbulencemi. Počítačové modely sice mohou předvídat vzdušné víry, ale přímé detekční zařízení neexistuje a často se o turbulencích dozví pilot až ve chvíli, kdy do nich vletí. Bylo proto v NASA nainstalován soubor čtyř speciálních mikrofonů, chráněných speciálními kryty z polyuretanu, které propouštějí infrazvuky, ale blokují rušivý vítr. Výzkum je sice v rané fázi, ale první výsledky jsou slibné. Zuckerwar tak chce vybudovat varovnou síť infrazvukových senzorů zhruba po 200 kilometrech, která by byla schopná fungovat jako dokonalý varovný systém.

Jak jej vnímají zvířata
To, že jako lidé infrazvuk neslyšíme, neznamená, že jej nevnímáme a že jej nevnímají zvířata. Například při výzkumu sloního troubení zjistili vědci, že obsahuje i vlny o minimální frekvenci okolo 14 hertzů, které mohou letět přes lesy a savany Afriky desítky kilometrů. Sloni tak podle toho komunikují pomocí infrazvuků na dlouhé vzdálenosti. Infrazvuk používají k orientaci například holubi, kteří vnímají i zvuky o frekvenci 0,05 -10 hertzů. Pomocí nízkofrekvenčních zvuků, které jsou součástí silného řevu, spolu komunikují na velké vzdálenosti i nosorožci, sloni a velryby. Někteří kytovci jimi umí omráčit nebo zabít kořist. Vědci předpokládají, že infrazvuk byl jedním z komunikačních nástrojů i u dinosaurů.

Sloni
Profesor Michael Garstang z Virginské university se svými spolupracovníky publikoval v posledním čísle časopisu Earth Interactions článek o tom, jak a kdy se sloni takto dorozumívají. Vědci si nejprve vymysleli teorii o tom, že sloni se hlubokými tóny dorozumívají jen v určité době. Jejich předpoklad vycházel z fyzikálních vlastností šíření zvuku o dlouhých vlnách ve vzduchu různých kvalit. Ověření platnosti této teorie jim zabralo tři týdny práce v terénu, a spočívalo v celodenním nahrávání pro nás neslyšitelného sloního řevu. Sloužila jim k tomu vysoce citlivá aparatura s osmi mikrofony. Pokus ukázal, že 42% všech těchto sloních hovorů se uskutečňuje v době, kdy je vzduch v největším klidu. Je to přesně tři hodiny po západu slunce. Kromě této nejpoužívanější relace mají sloni ještě druhou oblíbenou dobu pro svoje chobotí hovory. Čas této „záložní“ relace je dvě hodiny po východu slunce. I v tomto případě se jedná o dobu, kdy jsou zdejší vzduchových masy v relativním klidu a vzduch je rozprostřen do několika vrstev a skýtá tak optimální podmínky pro šíření zvuku o nízkém kmitočtu na velké vzdálenosti. Při konečném „sčítání hlasů“ vyšlo najevo, že ze všech 1300 zaznamenaných sloních volání jich 94% připadlo do zmíněných dvou relačních časů.

Sloni pějí svoje serenády lásky nejraději tři hodiny po západu slunce. Druhý oblíbený čas pro jejich dálkové chobotí namlouvání je krátce po východu slunce.

Je to logické, protože nehybnost vzduchu je podmínkou, aby se mohl uspořádat do několika vrstev o různé teplotě. Rozvrstvený vzduch a stavy inverze pomáhají zvuku aby se na styčných plochách jednotlivých vrstev odrážel a vracel se zase zpět k zemi. Takové odrazy zvukových vln umožní, aby se zvuk šířil do větší vzdálenosti.

Na pokusu se podíleli také pracovníci Kolorádské university z Národního centra údajů o sněhu a ledu. Ti měli s rozvrstveným vzduchem bohaté zkušenosti, i když ne s tím ze savan, nýbrž z arktických oblastí. Bylo jim známo, že při optimálních podmínkách se lze lidským hlasem dorozumět i na vzdálenost větší než tři kilometry. I když Garstangův pokus nebyl zaměřen na měření vzdálenosti na jakou se sloni takto domluví,má se zato, že to je přibližně 15 kilometrů. V Namibii ale slunce po většinu dne mocně ohřívá půdu, teplý vzduch stoupá v termálních proudech, a to mu nedovoluje aby se ukládal ve vrstvách. Ve dne jsou tedy podmínky pro šíření tohoto zvuku nevhodné.

Odrazový efekt je u infrazvuku mnohem větší, než u zvuku ve slyšitelném pásmu. To bylo to, co Garstanga přivedlo k přesvědčení, že sloni se nebudou chovat hloupě a plýtvat energií svých chobotů na infrazvuk v době kdy to nemá opodstatnění. Garstangsův tým potřeboval mít důkaz, že „dálkové sloní hovory“ se konají v přesně vymezených časech, kdy je vzduch ve vrstvách. To se mu podařilo tím, že za pomoci balonů vypouštěl meteorologické přístroje. Zmíněné sondy měřily teplotu a pohyb vzduchu, teorii optimálního rozvrstvení vzduchu v době sloních infrazvukových relací tak potvrdily.

Nejde o nic menšího než o přežití
Sloni jsou velcí jedlíci a tak se musí ve svém teritoriu dostatečně rozptýlit aby si prostředí nezdevastovali. Za účelem rozmnožování je ale žádoucí přilákat nepříbuzného samce. Sloni se tedy musí dorozumívat na velké dálky. Sloní samice mají jen krátkou dobu na to, aby byly oplodněny. Jedinou cestou, jak si v pustině opatřit samce, je dát o sobě vědět a mocně volat: „ jsem zde a jsem v říji“. Infrazvuk se k účelu láskyplné komunikace mezi pohlavími jeví jako optimální prostředek a sloni přesně vědí, kdy má v savaně smysl se o tento druh komunikace pokoušet.

Přihlášení

Registrace

Vzhledy:

Pátek 29. 9. 2023 Svátek má Michal

Vyhrávej v casino.cz nebo na vyherni-automaty.cz Prodávej s Plať-Mobilem.cz



Odesílatel:
Příjemce:
Předmět:
Text zprávy:	Posílám ti odkaz na zajímavý studijní materiál s názvem: Ultrazvuk,infrazvuk Najdeš jej na adrese http://studentka.sms.cz/seminarka/ultrazvuk-infrazvuk