Природные источники инфразвука
«Голос моря» - инфразвуковые волны, возникающие над поверхностью моря при сильном ветре в результате возникновения вихрей за гребнями волн.
Грозовые разряды. Акустический спектр грома содержит не только громкие звуки слышимого диапазона, но и инфразвук высокой интенсивности.
Резкие изменения атмосферного давления, обусловленные циклоническими процессами.
Землетрясения.
Извержения вулканов.
Техногенные источники инфразвука.
- Вентиляционные шахты метрополитена.
- Ветряные электростанции.
- Все виды транспорта (автомобильный, железнодорожный, метро, трамваи, самолеты).
- Взрывы, обвалы, выстрелы.
- Раскачивание точечных зданий под действием ветровой нагрузки.
Особые свойства инфразвуковых волн
Во-первых, для инфразвука характерна большая длина волны, и это-прямое следствие его малой частоты.
Напоминаем: длина волны – это расстояние λ, на которое смещается фронт волны за время, равное периоду колебаний Т: λ =VТ, где V - скорость звука. Насколько велики отличия значений длины волны в воде (скорость звука - около 1500 м/с) на частотах инфразвука, звука и ультразвука, можно оценить с помощью таблицы 4.
Таблица 4. Длина звуковой волны в воде как функция частоты.
| Вид волны | Частота | Период, с | Длина волны |
| Инфразвук | 1 Гц | 1 с | 1,5 10 3 м = 1,5 км |
| Звук | 1 кГц = 10 3 Гц | 10 -3 с | 1,5 м |
| Ультразвук | 1 МГц = 106 Гц | 10 -6 с | 1,5 10 -3 м = 1,5 мм |
| Ультразвук | 5 МГц = 5 106 Гц | 10 -6 с = =0,2 10 -6 с | 0,3 10 -3 м = 0,3 мм |
|
|
|
Явление дисперсии - огибание препятствий - характерно для волн любой физической природы. Его проявления таковы: если размеры препятствия меньше, чем длина волны, то волна его «не замечает», волна на нем не рассеивается и тем более не отражается, луч остается прямолинейным. Из таблицы 4 (см. столбец 4) следует, что высокочастотный ультразвук может обеспечить при УЗИ обнаружение неоднородностей размерами менее одного миллиметра. А для инфразвуковой волны далеко не любое здание, и даже не любой холм могут оказаться заметной неоднородностью.
Во-вторых, для инфразвука характерно очень слабое поглощение в любых средах; как следствие этого - способность распространяться без больших потерь на гигантские расстояния.
Влияние инфразвука на организм человека.
Биологическое действие инфразвука изучено недостаточно, но репутация у него скверная.
Установлено, что инфразвук может быть весьма опасен. Наиболее опасным признан частотный диапазон 6 - 8 Гц. В этом диапазоне находятся собственные частоты механических колебаний большинства внутренних органов. Разумеется, при этом уровень опасности сильно зависит от интенсивности инфразвука.
|
|
|
С уровнями интенсивности инфразвука некоторых технических устройств можно ознакомиться с помощью таблицы 5.
Таблица 5. Характеристики некоторых инфразвуковых волн.
| Источники инфразвука | Характерный частотный диапазон | Уровни интенсивности инфразвука |
| Автомобильный транспорт | Весь частотный диапазон инфразвука | Снаружи: 70-90 Дб, внутри - до 120 Дб. |
| Железнодорожный транспорт; трамваи. | 10 - 16 Гц | Внутри и снаружи 85 — 120 Дб. |
| Системы вентиляции зданий и метрополитена. | 3 — 20 Гц. | До 75 — 95 Дб. |
| Реактивные самолеты | Около 20 Гц. | Снаружи до 130 Дб. |
Наблюдавшиеся проявления действия инфразвука: головные боли, снижение внимания, раздражительность. Возможны нарушения функции вестибулярного аппарата. Возможны приступы морской болезни. Наблюдались нарушения ритмов сердечных сокращений и дыхания. Известны случаи нарушений зрения и слуха. При средней интенсивности 140 - 155 Дб могут наступать обмороки, временная потеря зрения, а при интенсивности порядка 180 Дб может наступить паралич со смертельным исходом.
|
|
|
Согласно действующим санитарным нормам, допустимый уровень интенсивности инфразвука на рабочем месте при работах различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности - не более 95 Дб.
Памятуя о существовании явления резонанса, укажем некоторые частоты собственных колебаний человека:
тело человека в положении лежа - 3-4 Гц;
грудная клетка - 5-8 Гц;
брюшная полость - 3-4 Гц;
глаза - 12-27 Гц.
Настораживающим является и тот факт, что ритмы, характерные для многих систем организма, тоже лежат в инфразвуковом диапазоне:
1. частота сердечных сокращений:1-2 Гц;
2. дельта- ритм мозга (сон): 0.5 - 3.5 Гц;
3. альфа-ритм мозга (состояние покоя): 8 - 13 Гц;
4. бета-ритм (умственная работа); 14-35 Гц.
В истории развития науки и техники ряда стран есть мрачные страницы, связанные с разработкой инфразвукового (психотронного) оружия. Оно потенциально предназначалось для дистанционного медико-биологического и психофизического воздействия на войска и население противника. Но могло бы пригодиться и силам полиции для «работы» с собственным населением, как замена водометов, слезоточивых газов и т. п. Пока что международные конвенции приостановили прогресс в этих направлениях.
|
|
|
5. Медицинское применение инфразвука.
Сложность применения инфразвука в медицине обусловлена его большой потенциальной опасностью для живого организма на данном уровне изученности проблемы. Предстоят сотни исследований и долгие годы работы, чтобы найти подходящие параметры инфразвукового воздействия на ткани и органы.
Примеры разработок в области медицинского применения инфразвука:
- в офтальмологии разработан метод лечения близорукости;
инфразвуковой фонофорез нашел применение при лечении роговицы.
- разработаны физиотерапевтические аппараты для лечения инфразвуком.
- в онкологии исследуются возможности инфразвуковых методов борьбы с раком.
Но это пока что - отдельные находки, известные в узких кругах.
Инфразвук в экологии.
Средняя температура воды мирового океана - один из важнейших индикаторов состояния климата на нашей планете. Проблема точного измерения этого параметра резко упростилась благодаря применению инфразвуковых методов исследования. Вот как удалось решить эту проблему.
Корабль А расположен вблизи американского побережья Атлантического океана. Корабль оснащен погруженным в воду генератором инфразвука.
Корабль Б расположен вблизи противоположного, африканского побережья того же Атлантического океана. Корабль оснащен погруженным в воду детектором инфразвука.
Импульсу инфразвукового излучения пройти водную дистанцию порядка тысячи километров - дело пустяковое: он пройдет ее, почти не уменьшив свою интенсивность. И он не уйдет из воды в воздух. Но его скорость распространения в воде является некоторой функцией температуры воды. Поделив расстояние АБ на длительность прохождения инфразвукового импульса от А до Б, мы получаем среднюю скорость инфразвука в воде, и через упомянутую температурную функцию - среднюю температуру воды, с осреднением не только вдоль трассы АБ, но и по глубине.
Заметим так же, что при землетрясениях, при ядерных испытаниях, при крупных взрывах, извержениях вулканов - во всех этих и им подобных обстоятельствах инфразвуковые методы позволяют локализовать источники и определить их мощность.
Контрольные вопросы к разделу «Биоакустика. Инфразвук».
1 Пьезоэлектрики, Прямой и обратный пьезоэлектрический эффект.
2. Пьезоэлектрические излучатели и приемники ультразвука
в медицинской технике
3. Пьезоэлектрический эффект в процессах ремоделирования костных тканей.
4. Эхолокация в ультразвуковой диагностике (УЗИ). Одномерные и
двухмерные диагностические приборы.
5. Волновое сопротивление. Коэффициенты отражения и пропускания
ультразвука.
6. Ослабление звука и ультразвука. Закон Бугера-Ламберта. Глубина
полупоглощения.
7. Эффект Допплера. Его применение для измерения скорости кровотока.
8. Механическое и тепловое действие ультразвука: микромассаж,
ультразвуковая гипертермия. Фонофорез.
9. Кавитация, ее применение в медицине.
10. Применение ультразвука в хирургии и урологии. Ультразвуковой
скальпель. Ультразвуковой остеосинтез.
11. Инфразвук. Природные и техногенные источники инфразвука.
12. Особые свойства инфразвука, в сравнении со звуком и ультразвуком.
13. Влияние инфразвука на организм человека. Предельно допустимые
уровни интенсивности.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 480; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!