Іще років десять тому матері звали дітей обідати, просто викрикнувши з балкона їхнє ім’я. Зараз же дедалі частіше вони їм просто телефонують — це зручніше, та й докричатися не завжди виходить (ще й надриваються зв’язки).

Якби ми жили в морі, то не вдалося б так просто комусь додзвонитися. Під водою електромагнітні хвилі майже не поширюються, а тому й мобільний там не працюватиме.

Причина — скін-ефект. Це явище, коли змінний струм протікає не через весь провідник, а тільки по його поверхні. Що вища частота, то тоншим буде цей шар. Таким чином можна пропускати крізь себе величезну напругу (близько 5 кВ) і не відчути нічого. Скін-ефект лежить в основі роботи плазмової лампи, де частота становить близько 30 кГц. Напруги там вистачить, щоб запалити лампочку, але нам вона не нашкодить.

Те ж саме відбувається з електромагнітними хвилями. Наші мобільні оператори користуються ще вищими частотами: мегагерцами. Морська вода — чудовий провідник, тому сигнал мобільного глибоко не проникає, а розповсюджується лише у невеликому поверхневому шарі.

Невже нічого не можна вдіяти?

Можна. Скін-ефект працює і в протилежному напрямку: що нижча частота, то глибше проникне хвиля.

Підводники застосовують електромагнітні хвилі навіть кількох герців. Але, щоб прийняти таку хвилю, потрібна дуже велика антена. Її довжина може сягати кілометрів — нам уже супутникові тарілки здаються великими, а що й говорити за таких гігантів. До цього додається складність будови передавачів та величезне споживання енергії.

Такі хвилі ще й дуже повільні. Щоб передати кілька слів можна чекати десять хвилин. Internet Explorer поряд з ними — швидкісний болід.

Жоден підводний човен не обходиться без акустики.

Звук поширюється у воді дуже добре. Для зв’язку в морі можна використати підводні гучномовці та гідрофони (мікрофон для роботи під водою). А через те, що під водою видно погано, то звук дозволяє підводному човну бачити, куди плисти.

Сонар або гідролокатор — пристрій, що дозволяє виявляти підводні об’єкти за допомогою звуку. Принцип дії схожий на роботу нашого зору, тільки ми користуємось світлом, а сонар — звуком. Якщо ми заходимо в темну кімнату, то вмикаємо лампу чи ліхтарик — субмарина ж у такому разі вмикає акустичний випромінювач, щоб «освітити» звуком довколишній простір.

Після цього вже не скажеш, що під водою нічого не чути.

Проте, коли ми пірнаємо, то нічого путнього не чуємо. Якщо хтось під водою вирішить потеревенити — цей задум провалиться. У чому проблема?

На суші між вами та співбесідником лише повітря. Коли ми пірнаємо, то додається ще й вода. Під час переходу звуку з одного середовища в інше втрачається чимало акустичної енергії: спочатку з ротової порожнини у воду, а потім з води у слуховий прохід. До барабанних перетинок майже нічого не дійде.

Саме тому євровікна з доброю звукоізоляцією мають кілька шарів скла: щоразу, як звук переходить зі скла у повітря чи навпаки, він слабне. Що більше таких переходів, то більше ослаблення. Так склопакети можуть містити до шести чи навіть більше скляних шибок.

У воді ми трохи чуємо, адже в нас є кісткова провідність. Це здатність сприймати звук не через слуховий прохід і барабанну перетинку, а через череп відразу внутрішнім вухом.

Таким чином у воді зникне прошарок повітря, і звук зможе краще до нас дістатися. Існують навіть спеціальні навушники, засновані на кістковій провідності. Їх застосовують, коли в людини погіршується «звичайний» слух.

Велосипедистка в навушниках на основі кісткової провідності.

Жінка в навушниках на основі кісткової провідності.

До цього вдавався й Бетховен, коли в нього погіршився слух. Тільки він користувався не навушниками, а спеціальною трубкою. Композитор прикладав один її кінець до музичного інструменту, а інший до скроні або затискав у зубах.

Такі навушники люблять туристи, спортсмени та військові, адже вони не затуляють вух: можна і навушники чути, й усе довкола. І, звісно ж, ними користуються водолази для комунікації під водою.

Під землею ми теж мало що зможемо почути, але звук гарно поширюється і там. Саме завдяки пружним хвилям учені змогли з’ясувати будову нашої планети.

Коли на одному кінці Землі стається землетрус, то хвилі від осередку йдуть у всіх напрямках, і крізь центр планети мають дійти до протилежного кінця, але не доходять. Згадуючи склопакети, можна припустити, що в центрі планети є щось рідке. Це стало поштовхом до з’ясування будови Землі.

Таким чином і працюють геоакустики: різні матеріали відбивають звук по-своєму. Зафіксувавши відбитий сигнал, можна зрозуміти, від чого саме той відбився. Так удається дізнатися, що саме під нами.

До речі, електромагнітні хвилі можуть проникнути й під землю, але вона теж провідник. Доведеться знов удаватися до хвиль у кілька герців, а для них треба кілометрові антени.

↑ Тисни «Лайк», щоб читати нас у Фейсбуці

Навчаюсь на кафедрі Акустики та Акустоелектроніки «Київського Політехнічного Інституту ім. Ігоря Сікорського». Популяризую науку та українську мову. Веду Telegram-канал «Мовний трибунал».

Коменти