План.

1. Звук как волна.

2. Высота звука.

3. Инфразвук:

а) факты на суше;

б) факты на море;

в) физическая природа инфразвука;

г) биологические действия на человека.

4. Ультразвук:

а) ультразвук в природе;

б) применение ультразвука человеком.

5. Шумовые загрязнения.

Звук как волна.

Упругие волны, способные вызывать у человека слуховые ощущения,

называются звуковыми волнами или просто звуком.

Человеческое ухо способно воспринимать упругие волны с частотой

примерно от 16 Гц до 20 кГц. Поэтому частоты в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц

называются звуковыми. Любое тело, колеблющееся со звуковой частотой,

является источником звука, так как в окружающей его среде возникают

распространяющиеся от него звуковые волны.

Для распространения звука необходима упругая среда. В вакууме звуковые

волны распространяться не могут, так как там нечему колебаться.

Звук в разных средах имеет разную скорость распространения. Опытами

было установлено, что v

в газах

<v

в жидкостях

<v

в твердых телах

. Например, скорость звука в

воздухе при нормальных условиях равна 330 м/с, в воде – 1500 м/с, скорость

продольной волны в стали 5000 м/с.

Твердые тела лучше всего проводят звук. Объясняется это строением

вещества. В твердых телах частицы расположены на близких расстояниях и

поэтому быстрее передают энергию колебания друг другу. Самые больше

расстояния между молекулами в газах, поэтому и скорость распространения

самая маленькая самая маленькая. Скорость звука также зависит и от самого

газа: чем больше масса молекул газа, тем скорость звука в нем меньше.

Звуковая волна бывает продольной и поперечной. Продольная вызвана

деформацией сжатия, а поперечная – деформацией сдвига. В твердых телах

распространяется и поперечные, и продольные волны, а в газах и жидкостях

только продольные, т.к. газы и жидкости не испытывают деформацию сдвига.

Высота звука.

Высота звука определяется его частотой: чем больше частота колебаний в

звуковой волне, тем выше звук. Колебаниям небольшой частоты соответствуют

низкие звуки, колебаниям большой частоты – высокие звуки.

Так, например, шмель машет в полете своими крыльями с меньшей

частотой, чем комар: у шмеля она составляет 220 взмахов в секунду, а у комара –

500 – 600. Поэтому полет шмеля сопровождается низким звуком ( жужжанием), а

полет комара – высоким ( писком).

В музыкальном инструменте частота свободных колебаний струны зависит

от ее размеров и натяжения. Поэтому, натягивая струну гитары с помощью

колышков и прижимая их к грифу гитары в разных местах, мы изменим их

собственную частоту, а следовательно, и высоту издаваемых ими звуков.

Инфразвук.

Факты на суше.

Впервые биологическое действие инфразвука обнаружилось, по-видимому,

в театре. Режиссер одного спектакля попросил известного физика Роберта Вуда

помочь в усилении эффекта «поступи веков». Вуд приспособил для этой задачи

очень большую трубу типа органной и обеспечил возбуждение в ней колебаний.

Эффект превзошел все ожидания – зрители в панике бросились к выходу из зала.

Так гласит легенда.

Известны скандальные опыты профессора Гавро (Франция). Им был создан

мощный инфразвуковой излучатель, напоминающий обычный свисток, но

исполинских размеров. Хотя профессор Гавро и старался вынести свои опыты

подальше от населенных пунктов, но это все же было не в пустыне. После

включения излучателя (даже на неполную мощность) в цехах небольшого завода,

расположенного от него на расстоянии примерно 30 км, началась необъяснимая

паника. Все рабочие бросились убегать из зданий. Проведенный впоследствии

опрос показал, что у людей возникло ощущение, что здания вот-вот разрушатся,

что надо быстрее спасаться и т.д. Контроль над собственным поведением был

полностью утрачен.

Нечто подобное наблюдалось в естественных условиях пещер:

В рассказе спелеолога А. Каманова описаны его собственные впечатления:

«…и вдруг мне становится как-то не по себе, возникает неясное чувство тревоги.

Дальше – больше. Волнение нарастает, и вот я, который никогда не был трусом,

трясусь весь, как осиновый лист, меня охватывает панический страх! А чего

боюсь, сам не знаю…» Это произошло в пещерах Урала.

Из рассказа Е. Якимова: «…пытаясь раздуть огонь в костре, я оперся

коленками и локтями о землю, и в это мгновение почувствовал пульсацию,

исходящую из недр Земли, пульсация была в ритме сердца, впечатление такое,

как будто билось сердце огромных размеров…» (речь также о пещерах Урала).

Эффект «горы мертвецов» связан с непонятными смертями туристов в

одном определенном месте. Это место – гора Холат-Сяхыл на Северном Урале.

Ее высота 1079 м. На склоне этой горы в разное время погибли минимум три

группы туристов. При очень странных обстоятельствах…

1 февраля 1959 группа туристы не успели подняться на вершину горы

засветло и решили остановиться на ночевку на склоне. Место было выбрано

правильно, палатка была поставлена правильно. Но потом что-то случилось. Вот

как описывает случившееся В. Чернобров в своей «Энциклопедии загадочных

мест

России»:

«…позже

следователи

начали

восстанавливать

картину

происшедшего. В паническом ужасе, разрезав палатку ножами, туристы

бросились бежать по склону. Кто в чем был – босиком, в одном валенке,

полураздетые. Цепочка следов шла странным зигзагом, сходилась и снова

расходилась, словно люди хотели разбежаться. Но какая-то сила сгоняла их

вместе. К палатке никто не подходил, не было никаких следов борьбы или

присутствия других людей. Никаких признаков какой-то природной катастрофы:

урагана, смерча, лавины. На границе леса следы исчезли…»

Материалы следствия по уголовному делу весьма объемные. Следствие

было очень тщательным. В частности, было установлено, что часть людей

погибла на границе леса, какая-то часть уцелевших пыталась впоследствии

возвратиться обратно к палатке, но не смогла. Все трупы были найдены и

идентифицированы.

Факты на море.

Легенды о существовании некоторых специфических районов Мирового

океана, «губительных» для человека, появились благодаря популярным статьям в

различных

изданиях.

Легенда

о

«Летучем

Голландце»

появилась

из-за

обнаружения в море судов с мертвым экипажем. В популярных публикациях

часто фигурирует трагедия парусного судна «Мальборо», вышедшего в 1890 г. из

Новой Зеландии в Англию. Путь пролегал в обход Огненной Земли. Именно

здесь судно видели в последний раз. Затем его снова увидели через 23 года

(октябрь 1913 г.) по-прежнему у берегов Огненной Земли. Обнаруживший

«Мальборо» капитан составил подробный отсчет. В отсчете указывалось, что на

судне

сохранилось

большинство

скелетов

членов

экипажа,

причем

они

располагались как бы на своих рабочих местах. Возникало впечатление

мгновенной гибели людей под воздействием какого-то фактора.

Сама по себе легенда о «Летучем Голландце» в большей степени

«привязана» к мысу Доброй Надежды. Итак, есть ряд странных событий в море.

Некоторые

из

них

подтверждены

надежными

документами,

некоторые

«расцвечены» журналистской фантазией.

Физическая природа инфразвука.

ИНФРАЗВУК (от лат. infra — ниже, под) – не слышимые человеческим

ухом

упругие

волны

низкой

частоты

(менее

16

Гц).

Возникает

при

землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от

волн цунами и пр. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется

на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами.

Естественный инфразвук возникает повсюду – и в море, и на суше. Чаще

всего исходной причиной его формирования на море является ветер и морское

волнение. Также

инфразвук может быть вызван грозой и землетрясением,

сопровождать различные промышленные установки и средства транспорта.

Под землей инфразвук может формироваться вследствие так называемых

микросейсм (микроколебаний пород). Для морских условий стоит выделить два

основных диапазона инфразвуковых колебаний. Первый с частотой от 1 – 20 Гц,

так называемый «быстрый» инфразвук, т.е. продольные колебания частотой до

15 – 17 Гц (порог частотного восприятия у людей индивидуален). Второй с

частотой менее 1 Гц, включающий в себя колебания двойственной природы:

одновременно и поперечные (так называемые микробаромы), и продольные

(типичные инфразвуковые).

Источником инфразвука в морских условиях является приводный слой

атмосферы. Происходит взаимодействие ветра с взволнованной морской

поверхностью. Сущность этого взаимодействия – срыв вихрей в Загребневой

зоне волн. Такой эффект широко известен в физике – за любым препятствием в

потоке воздуха или воды может возникать цепочка вихрей, которые уносятся с

потоком. Кроме физического источника генерации, связанного с ветровыми

волнами, в океане выявлен мощный биологический источник инфразвука. Это –

китообразные. Зарегистрирована интенсивность их «выкриков» в стрессовых

ситуациях до 135 дБ.

Биологическое действие на человека.

Инфразвуковые волны человеческое ухо не воспринимает. Несмотря на это,

они

способны

оказывать

на

человека

определенные

физиологические

воздействия. Объясняются эти действия резонансом. Внутренние органы нашего

тела имеют достаточно низкие собственные частоты: брюшная полость и грудная

клетка – 5 – 8 Гц, голова – 20 – 30 Гц. Среднее значение резонансной частоты для

всего тела составляет 6 Гц. Имея частоты того же порядка, инфразвуковые волны

заставляют наши органы вибрировать при очень большой интенсивности

способны привести к внутренним кровоизлияниям.

Специальные

опыты

показали,

что

облучение

людей

достаточно

интенсивным инфразвуком может вызвать потерю чувства равновесия, тошноту,

непроизвольные вращения глазных яблок и т.д. Например, на частоте 4 – 8 Гц

человек ощущает перемещение внутренних органов, а на частоте 12 Гц –

приступ морской болезни. При больших амплитудах инфразвук ощущается как

боль в ухе.

Инфразвук частотой 7 Гц смертелен. Свойство инфразвука вызывать страх,

используется полицией в ряде стран для

разгона толпы. У многих людей

вызывает неосознанное чувство страха, желание поскорее уйти из этого места.

Инфразвук оказывает большое влияние на центральную нервную систему

человека и животных. Органы человека и животных очень чувствительны к

резонансу. Что такое резонанс? Это явление резкого увеличения сигнала

(звукового, светового), когда его частота совпадает с собственной частотой

системы.

Слишком интенсивные сигналы блокируют работу организма. Особенно

сильно страдает вестибулярный аппарат. Для чего он служит человеку? Для

ориентации во внешнем мире. Каждый вспомнит неприятные ощущения после

длительной езды в автобусе, поезде или после качания на качелях. Говорят:

«Меня

укачало».

Действие

вестибулярного

аппарата

похоже

на

работу

математического маятника частотой 6 Гц. Если на человека «обрушится»

инфразвук (его мы «слышим» всем телом) близких к 6 Гц частот, то

изображения, создаваемые левым и правым глазом, начнут качаться, причем

независимо друг от друга. Начнет «ломаться», «поплывет» горизонт, возникнут

проблемы с ориентацией в пространстве, охватят необъяснимая тревога, страх.

Кстати, пульсации на частоте 4 – 8 Гц, но уже светового потока, вызывают те же

ощущения, что и инфразвук.

Возникает вопрос: а почему на дискотеках молодежь добровольно мучает

себя и светом, и инфразвуком, отдавая при этом деньги? Видимо, возникает

сильное ощущение, похожее на опьянение. По новейшим данным российских

ученых, поглощение мозгом энергии инфразвука на частотах 4 – 12 Гц приводит

к перестройке ДНК и к возникновению мутаций. В результате заболевает

центральная нервная система, а затем возникает инвалидность.

Ультразвук.

УЛЬТРАЗВУК – не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты

которых превышают 20 кГц. Ультразвук содержится в шуме ветра и моря,

издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и

др.), присутствует в шуме машин. Применяется в практике физических, физико-

химических и биологических исследований, а также в технике для целей

дефектоскопии, навигации, подводной связи, для ускорения некоторых химико-

технологических процессов, получения эмульсий, сушки, очистки, сварки и

других процессов, а в медицине — для диагностики и лечения.

Ультразвук в природе.

Испуская

высокочастотные

ультразвуковые

сигналы

и

анализируя

отраженное эхо, дельфин может найти жертву, косяк рыбы. Совершенная

система эхолокации сообщает также о размерах объекта, его форме и структуре,

о том, куда и с какой скоростью он движется. Как дельфины испускают свои

сигналы, точно не известно. Считается, что важную роль играет жировая

подушка в передней части выпуклого лба: она служит акустической линзой,

направляющей

волны

узким

пучком

прямо

вперед.

Отраженный

звук

улавливается зубами и через челюсть передается в ухо.

Кашалоты издают звуки и, анализируя эхо, находят добычу. В отличие от

дельфинов кашалот буквально оглушает жертву своими сигналами. Тихие

пощелкивания и частые громкие звуки испускаются с помощью органа в

передней части головы, формируя в воде короткие волны давления, способные

ошеломить

и даже убить животное. Охотясь на кальмаров, в том числе

гигантских – самых крупных в мире беспозвоночных, - кашалот ныряет на

глубину до 2500 м. Своими звуками он обездвиживает кальмара и заглатывает

его. В желудке кашалотов находили целых кальмаров длиной 12 м.

Летучие мыши охотятся ночью, вслушиваясь в темноту. Они

анализируют

эхо,

создаваемое

их

высокочастотным

писком.

Система

сканирования различна у каждых видов. Малая бурая ночница, охотясь за

летящими насекомыми, посылает ультразвуковые сигналы с частотой 5 – 20 Гц.

Обнаружив жертву в радиусе 1 м, она повышает частоту во время атаки до 200

Гц. Это позволяет определить размеры, характер поверхности, скорость и

направление полета. Большой подковонос узнает, куда летит объект, пользуясь

эффектом Доплера, т.е. сравнивая частоту испускаемых и принимаемых

сигналов. Если она растет, цель приближается, если падает – удаляется.

Некоторые насекомые, на которых охотятся ушаны (разновидность летучих

мышей), сами испускают ультразвук, искажающий эхолокационные сигналы

летучей мыши, и в результате уходят от погони.

Применение ультразвука человеком.

Ультразвук находит широкое применение в науке и технике, где его

получают

с

помощью

различных

механических

и

электромеханических

устройств. Источники ультразвука устанавливают на кораблях и подводных

лодках. На кораблях устанавливают эхолоты и гидролокаторы, используемые для

измерения глубины моря.

Преобразование ультразвука в электрические колебания, а их затем в свет

позволяет осуществить звуковидение. При помощи звуковидения можно видеть

предметы в непрозрачной для света воде.

Так же ультразвук широко применяется в медицине. При помощи

ультразвука осуществляют сварку сломанных костей, обнаруживают опухоли,

осуществляют диагностические исследования.