Наука про звук у воді. Кіматіка: Пам'ять води і сила звуку
Стаття з журналу "Техніка - молоді" №11 за 1939 рік про самих ранніх дослідженнях і дослідників звуку. Стаття оформлена досить милими малюнками Льва Смєхова. Виявилося, що Лев Смєхов - це дядько всім відомого актора Веніаміна Смєхова.
звук з давніх пір вважався одним з найзагадковіших явищ природи. Справді, що породжує звук? Що змушує його невідомими шляхами поширюватися і досягати нашого слуху? Чому звук, ледь народившись, так швидко завмирає? Ці питання здавна хвилювали допитливий розум людини.
Нічого не знаючи про природу звуку, людство впродовж тисячоліть користувалося ім. Люди дуже давно підмітили деякі закономірності в цьому явищі, виділивши з маси звуків окремі комбінації їх, робили приємне враження на слух. Це було однією з причин зародження музики, найстарішого з мистецтв.
Наші віддалені предки встановили чисто практичним шляхом основні закономірності побудови музичних інструментів. Вони знали, наприклад, що ліра або арфа володіють хорошим тоном лише в тому випадку, якщо їх струни по своїй довжині і товщині підібрані з дотриманням деяких числових співвідношень. Тільки в цьому випадку кожна струна дає звук певного тону. Правильне поєднання цих тонів є основою музичної гармонії.
Однак, чому все це відбувається, причину явища, стародавні майстри музичних інструментів пояснити не могли.
Перший, хто математично досліджував числові співвідношення тонів в музичних інструментах, був великий математик давнини Піфагор, Що жив в VI ст. до н. е. Розповідають, що одного разу вчений, проходячи повз кузні, зауважив цікаве явище: удари молотів об ковадло відтворювали звуки музичних тонів - кварту, квінту і октаву. Піфагор став шукати причини такого надзвичайної музикальності ковальських інструментів. У цей період Піфагор розробляв свою теорію, числа як основи всього існуючого. Сподіваючись і тут знайти числові співвідношення, які допомогли б пояснити перетворення ковальських інструментів в музичні, вчений вирішив зважити молоти. Виявилося, що ваги менших молотів становлять три чверті, дві третини і половину ваги великої. Тоді Піфагор попросив ковалів взяти інші молоти, ваги яких не відповідали б знайденим пропорціям. Однак нові молоти вже не давали музичних тонів.
Цей випадок послужив Піфагору приводом для постановки цілої серії дослідів. За допомогою нескладних приладів знаменитий геометр виявить, що висота тону струни залежить від її довжини і ступеня натягу. Крім того, дослідженнями вченого було встановлено, що в правильно налаштованому музичному інструменті довжини струн повинні знаходитися в тих же. відносинах, які були знайдені при вивченні музично звучать молотів.
Відкритий Пифагором закон давав пояснення тільки одному приватного явища з області звуку. Більш глибокі причини знайденої закономірності, так само як і взагалі природа звуку, як і раніше залишалися загадкою.
Про природу і причини поширення звуку стародавні натурфілософи висували багато припущень. Дехто вже тоді висловлював сміливу гіпотезу про колебательной природі звукових явищ. Ці ідеї знайшли найбільш правильне й повне узагальнення в творах римського письменника Сенеки, Що жив в I в. н. е. Його сім книг, об'єднаних під загальною назвою «Природні питання», були своєрідною енциклопедією природознавства, яка зберегла наукову цінність майже до кінця Середньовіччя. У цих книгах, написаних дуже жваво і переконливо, Сенека розповідає про найрізноманітніші проблеми природознавства, в тому числі і про звук. Ось що пише він про природу звукових явищ:
«Що таке звук голосу, що не струс повітря ударами мови? Яке спів було б можливо чути, якби не було цієї пружною повітряної рідини? Хіба звуки ріжка, труби і гідравлічного органу не пояснюються все тієї ж пружною силою повітря? »
Сенека дуже близько підійшов до сучасних поглядів на природу звуку. Правда, це були тільки припущення, не підкріплені досвідченими, практичними дослідженнями.
Наступні півтори тисячі років дуже мало додали до того, що було відомо людям про природу звуку. У XVII ст. Френсіс Бекон, Засновник досвідченого методу в науці, вважав, що звук може поширюватися не інакше, як за допомогою деякої «пружною рідини», яка, на його думку, входить до складу повітря. Це неправильне твердження Бекона повторювало по суті абстрактні міркування стародавніх натурфілософів.
Тим часом до цього часу вже зароджувалася досвідчена наука про звук. В італійському містечку Флоренції великий вчений Галілейотримував музичні звуки, швидко проводячи ножем по краю монети, піастри. Галілей знайшов, що коли число зазубрин на монеті велике, то виходить високий тон. Звідси вчений зробив висновок, що висота тону залежить від частоти поштовхів.
Досліди Галілея послужили основою для робіт французького вченого, ченця Мерсенна. У 1636 р Мерсенн випустив книгу, в якій описав свої дослідження. Він хотів перевірити закономірність музичних звуків, знайдену Пифагором, і пояснити причини її. Після тривалих досліджень і кропітких досліджень Мерсенн з'ясував, що висота тону залежить виключно від частоти коливань звучного тіла. Він встановив також закон коливання струн, згідно з яким число коливань обернено пропорційно довжині струни і квадратному кореню з її ваги і прямо пропорційно квадратному кореню з ступеня натягу її. Подібний же закон виявився справедливим і щодо довжини труб. Чим коротше труба, тим більше число коливань вона дає, тим вище її звук.
Ці досліди пролили світло на природу звуку. Дослідження Мерсенна довели, що звук є не що інше, як коливання частинок повітря, що викликаються лунають тілом. Музичні молоти, що вразили Піфагора і поклали початок його дослідженням, породжували звук, вдаряючись об ковадло. Зрозуміло тепер, що більш легкі молоти викликали швидкі, т. Е. Часті, коливання, а важкі - повільні. Числа коливань молотів були пропорційні їх ваг.
Роботи численних вчених підтвердили основну ідею Мерсенна. Було встановлено, що будь-яке тіло, що коливається з числом коливань від 20 до 20 тис. В секунду породжує в повітрі хвилі, що сприймаються вухом у вигляді звуку.
Коли була з'ясована коливальна природа звуку, виникло питання: яка ж швидкість поширення звукових хвиль? З давніх-давен було відомо, що звук поширюється набагато повільніше, ніж світло. Багатьом доводилося спостерігати, як удар (наприклад молотом об ковадло або сокирою дроворуба про дерево), вироблений на деякій відстані від спостерігача, сприймається вухом дещо пізніше, ніж оком. Це відбувається тому, що звуку потрібно певний час, щоб дійти до спостерігача, в той час як світло поширюється практично миттєво.
Перше визначення швидкості поширення звуку в повітрі було вироблено французьким фізиком і філософом П'єром Гассенді в середині XVII ст.
У той час багато хто вважав істиною твердження Аристотеля, Ніби високі тони поширюються швидше низьких. Гассенді вирішив перевірити це. Його досвід полягав в наступному. На певній відстані від спостерігача проводилися одночасно постріли з рушниці і гармати. При цьому вимірювався проміжок часу між появою спалаху пороху і звуком пострілу, які доходили до спостерігача. Досвід показав, що звуки обох пострілів поширюються з однаковою швидкістю. Попутно Гассенди визначив швидкість поширення звуку; за його розрахунками, вона виявилася рівною 449 метрам в секунду.
Незважаючи на неточність результату, досвід Гассенди мав дуже велике значення для подальших досліджень. Він давав метод, яким користувалися згодом багато вчених. Застосувавши більш досконалі прилади, вони знайшли справжню швидкість звуку в повітрі. При цьому було виявлено, що вона не залишається постійною, а змінюється в залежності від температури і тиску: в теплий літній день вона менше, ніж в холодний, зимовий, а, наприклад, при 0 ° швидкість звуку становить близько 332 метрів в секунду.
У 1667 р, знаменитий дослідник, співвітчизник і сподвижник Ньютона, Роберт Гук зробив серію досвідів, що розкрили нові властивості звуку. До цього часу багато вчених, подібно Бекону, вважали повітря єдиною середовищем, в якій звук здатний поширюватися. А тим часом в повсякденному житті зустрічалися явища, що говорили про інше. Було відомо, наприклад, що, припавши вухом до землі, можна почути тупіт коней. Точно так же, пірнувши у воду, можна виразно чути шум прибою, плескіт весел рухомого човна, удари каменів одна об одну. Гук знав, звичайно, про ці факти. Він вирішив спростувати неправильне твердження Бекона і його послідовників.
Провівши серію дуже цікавих і оригінальних дослідів, вчений прийшов до результатів, які записав в своєму лабораторному журналі: «До сих пір ніхто ще не займався питанням про те, за допомогою яких інших середовищ, крім повітря, звук може бути сприйнятий людським вухом. Я стверджую, що за допомогою витягнутої дроту я передавав звук на значну відстань, і до того ж зі швидкістю якщо не дорівнює швидкості світла, то у всякому разі незрівнянно більш значною, ніж швидкість звуку в повітрі ».
Гук проробляв вельми цікавий досвід. Він прикладав скрипку до мідній пластинці з припаяної до неї дротом. Цей дріт виходила через вікно в сад і на значній відстані від будинку закінчувалася невеликий мембраною. Людина, який перебував у мембрани, міг виразно чути гру на скрипці, яка відбувалася в закритій кімнаті.
Подальші дослідження показали, що швидкість поширення звуку в різних твердих тілах неоднакова. З усіх металів залізо володіє найбільшою звукопроводностью. Швидкість звуку в ньому дорівнює 5 тис. Метрів в секунду, а, наприклад, в свинці звук поширюється зі швидкістю всього 1200 метрів в секунду.
Після робіт Гука та інших вчених фізики вирішили дослідити, чи поширюється звук в рідинах.
У 1827 р французький геометр і фізик Штурм разом з швейцарським фізиком і інженером Колладон вирішили визначити швидкість поширення звуку у воді. Досліди були проведені на Женевському озері, глибина і чистота якого робили його особливо придатним для цієї мети. На одному кінці озера, поблизу містечка Ролль, на якорі стояла човен, в якій помістився Штурм. Він повинен був давати одночасні світлові і звукові сигнали за допомогою особливого механізму. Механізм діяв таким чином, що одночасно з ударом молоточка про що знаходиться під водою дзвін спалахувала невелика купка пороху. Поява світла в цей момент служило сигналом відправлення звуку.
Колладон від'їхав від Штурма на 12 кілометрів. Тут він брав світлові і звукові сигнали з іншого кінця озера. В одній руці учений тримав слухову трубу, кінець якої був опущений в воду, в іншій - секундомір. Визначаючи час, що минув між появою світлового сигналу від спалаху пороху і гулом дзвони, Колладон обчислював швидкість поширення звуку у воді. Цей досвід був повторений кілька разів. Виявилося, що швидкість звуку у воді майже в чотири рази більше, ніж в повітрі. При температурі води в 8 ° вона дорівнює 1431 метру в секунду.
До кінця XVIII в. коливальна природа звуку вже ні у кого не викликала сумнівів.
Знаменитий англійський математик, фізик і астроном Ісаак Ньютон перший справив блискучий математичний аналіз хвильового і коливального рухів. Він дав формулу, по якій можна було теоретичним шляхом обчислити швидкість звуку в різних середовищах. Дослідження Ньютона продовжував Лаплас та інші математики. Їх теоретичні роботи цілком збіглися з результатами численних дослідів. Так, наприклад, швидкість поширення звуку в повітрі та інших середовищах, обчислена на підставі математичних формул, цілком збігалася з досвідченими даними. Здавалося б, все, що можна знати про звук, вже відомо. Але ось в 1787 р в Лейпцигу вийшла книга молодого німецького фізика Хладни. У цій книзі описувалися неймовірні речі. Якщо вірити досліднику, то, виявляється, звук можна не тільки чути, але й бачити.
Ернст Хладни всю свою наукову діяльність присвятив вивченню звукових явищ. Йому були відомі роботи Данила Бернуллі і Леонарда Ейлера про вібраціях прута і струн. Це були дослідження найпростіших звучать тел. Але як поводяться більш складні звучать тіла, на кшталт, наприклад, дзвони? На це питання сучасна Хладни наука не давала відповіді. Про те, що не тільки струни, але і багато інших предметів - келихи, трубки, пластини - можна змусити звучати, проводячи по них смичком, було відомо давно. Вчений вирішив застосувати смичок до дослідження звучать тел. Лабораторія дослідника наповнилася численними предметами самої несподіваної форми і призначення. Келихи, склянки, чашки, металевий посуд, платівки, прути і стрижні зі скла і металу - кожен відповідав своїм «голосом» на дотик магічного смичка.
Звичайно, все це не було простою забавою. Незабаром вчений помітив цікаве явище. Він налив в чашку води, бажаючи перевірити, чи однаково звучать порожня чашка і чашка, наповнена рідиною. Як тільки Хладни провів смичком по краю чашки, на поверхні води з'явилася дрібна брижі, викликана тремтінням стінок посудини. Ця брижі була занадто мілка, щоб її можна було вивчати, до того ж вона швидко пропадала. Дослідник задумався над тим, як би зробити цю брижі більш стійкою.
Хладни взяв мідний гурток і, закріпивши стрижень, на якому був укріплений гурток, провів смичком по краю гуртка. Гурток почав вібрувати, даючи звук низького тону. Коли звук припинився, дослідник посипав гурток піском. Після цього він знову провів смичком по краю гуртка. Можна уявити здивування і радість вченого, коли на звукову гуртку з'явилися чіткі лінії. Пісок зіскакував з вібруючих частин гуртка і збирався там, де руху зовсім не було. Тепер стало видно характер вібрації звучить тіла. Чим вище був тон гуртка, тим складніше виходили піщані фігури.
Звістка про досліди Хладни швидко облетіла весь науковий світ. Фізики всіх країн ретельно вивчали загадкові Хладніеви фігури. Ці досліди мали величезне значення не тільки для вивчення звуку, але і для популяризації акустики взагалі. Досліди Хладни і в наш час служать прекрасною демонстрацією колебательной природи звукових явищ.
Згодом були знайдені й інші способи робити звук видимим. Можна, наприклад, приробити до мембрани вістря, яке впирається в закопчену пластинку. Коли біля цього простого приладу ведеться розмова, мембрана коливається, і тремтіння її передається вістря. В цей час платівці повідомляють поступальний рух. Вістря креслить на закопченої поверхні зигзагоподібну лінію. Характер цієї лінії змінюється в залежності від характеру звуків, що сприймаються мембраною.
Перед вченими постало нове приваблива завдання. Треба було знайти спосіб фіксування звукових коливань, щоб потім можна було за отриманими слідах відтворити записану розмову.
Це завдання блискуче дозволив знаменитий американський винахідник Томас Едісон. У 1876 р він влаштував пристосування до телеграфного апарату Морзе, що дозволяє чисто механічним шляхом передавати телеграму, отриману з однієї лінії, на іншу. Цей прилад складався з металевого циліндра з гвинтовою нарізкою. При обертанні циліндра по нарізці ходив металевий штифт. Між циліндром і штифтом містився аркуш паперу. Під час прийому телеграми штифт прорізав папір відповідно прийнятим сигналам.
Одного разу Едісон пустив свій апарат з надзвичайною швидкістю. Коли швидкість зросла до того, що телеграфні сигнали вже не можна було розрізнити, винахідник помітив, що апарат видає музичний тон. Цей тон змінювався в залежності від характеру переданих сигналів. У Едісона виникла думка замінити телеграфні сигнали Морзе слідами, що залишають людською мовою. Невтомний дослідник негайно ж здійснив свою ідею. Він зробив діафрагму, натягнувши на рамку промаслений папір. До центру діафрагми був прироблений гострий сталевий штифтик. Замість паперу телеграфний циліндр був обгорнутий олов'яної фольгою. Потім Едісон почав повільно обертати циліндр, одночасно вимовляючи над діафрагмою різні слова. Звукові коливання викликали тремтіння діафрагми, а разом е ній і штифтик, який, вдавлюючись в фольгу; залишав на ній слід у вигляді канавки нерівномірної глибини. Так вперше був записаний людський голос. Залишалося відтворити його. Едісон зняв першу діафрагму і помістив над циліндром іншу, забезпечену тонким і гнучким вістрям. Циліндр знову був приведений в обертальний рух. Вістря, зустрічаючи на своєму шляху піднесення і поглиблення, накреслені штифтом на олов'яному аркуші, передавало ці коливання діафрагми. Машина заговорила; фонограф побачив світ.
Винахід Едісона вчені зустріли по-різному. Одні захоплювалися, інші недовірливо хитали головою, треті вважали, що тут якийсь дуже спритний обман. Важко було відвикнути від звичного думки про звук, як про матерії легкої, рухомої і невловимою; важко було повірити, що звук можна зловити, зафіксувати і змусити повторюватися скільки завгодно раз. За відгуками сучасників, «фонограф вражав тих, хто його розуміє, стільки ж, якщо не більше, ніж тих, для яких воно незрозуміле».
фонограф Едісона виявився родоначальником цілого ряду акустичних приладів. Розвиток техніки в наші дні висуває ряд нових проблем перед акустикою. Споруда радіостудій, боротьба з вуличним шумом, будівництво великих аудиторій і концертних зал вимагають знання законів поглинання звуку.
В одному американському університетському містечку була побудована велика аудиторія. Архітектор, який проектував її, не врахував законів поширення і поглинання звуку. Це призвело до несподіваних результатів: присутні чули одночасно і мова оратора, що йде безпосередньо з кафедри, і звуки, відбиті від стелі. Все це, зливаючись разом, створювало неймовірний звуковий хаос. Щоб виправити помилку архітектора, довелося спустити зі стелі на канатах великий брезент, який упорядкував акустику залу.
Будівництво найбільшого будинку нашої епохи - палацу Рад - також висунуло ряд абсолютно нових завдань по акустиці. Великий зал Палацу Рад вміщуватиме 22 тис. Чоловік. Висота цього залу складе 100 метрів. Радянським ученим і інженерам потрібно було розробити таку конструкцію купола, яка забезпечила б повне поглинання всіх звуків, що доходять до нього. Потрібно було створити свого роду «штучне небо»: адже під відкритим небом все звуки, що йдуть вгору, завмирають в висоті, назад не повертаючись. Завдання ускладнювалося відсутністю матеріалів, які забезпечили б дуже сильне поглинання звуку. Теоретично це питання було також зовсім не розроблений. Радянські вчені блискуче дозволили цю важку задачу. На основі розробленої теорії були знайдені матеріали, що володіють необхідними звукопоглинальні властивості. За своєю акустиці Великий зал Палацу Рад буде кращою аудиторією в світі.
Так розвивається наука про звук, в якій останнє слово належить радянським ученим.
гідроакустики (Від грец. hydor - вода, akusticoc - слуховий) - наука про явища, що відбуваються у водному середовищі і пов'язаних з розповсюдженням, випромінюванням і прийомом акустичних хвиль. Вона включає питання розробки і створення гідроакустичних засобів, призначених для використання у водному середовищі.
Історія розвитку
основи гідроакустики
Особливості поширення акустичних хвиль у воді
Компоненти події появи ехосигнала.
Початок всебічних і фундаментальних досліджень з розповсюдження акустичних хвиль у воді було покладено в роки Другої світової війни, що диктувалося необхідністю вирішення практичних завдань військово-морських флотів і в першу чергу підводних човнів. Експериментальні та теоретичні роботи були продовжені і в післявоєнні роки і узагальнені в ряді монографій. В результаті цих робіт були виявлені і уточнені деякі особливості поширення акустичних хвиль у воді: поглинання, загасання, відображення і заломлення.
Поглинання енергії акустичної хвилі в морській воді обумовлюється двома процесами: внутрішнім тертям середовища і дисоціацією розчинених в ній солей. Перший процес перетворює енергію акустичної хвилі в теплову, а другий - перетворюючись в хімічну енергію, виводить молекули з рівноважного стану, і вони розпадаються на іони. Цей вид поглинання різко зростає зі збільшенням частоти акустичного коливання. Наявність у воді зважених часток, мікроорганізмів і температурних аномалій призводить також до загасання акустичної хвилі в воді. Як правило, ці втрати невеликі, і їх включають в загальне поглинання, проте іноді, як, наприклад, в разі розсіювання від сліду корабля, ці втрати можуть скласти до 90%. Наявність температурних аномалій призводить до того, що акустична хвиля потрапляє в зони акустичної тіні, де вона може зазнати багаторазові відображення.
Наявність кордонів розділу вода - повітря і вода - дно призводить до відбиття від них акустичної хвилі, причому, якщо в першому випадку акустична хвиля відбивається повністю, то в другому випадку коефіцієнт відбиття залежить від матеріалу дна: погано відображає мулисте дно, добре - піщане і кам'янисте . На невеликих глибинах через багаторазового відбиття акустичної хвилі між дном і поверхнею виникає підводний звуковий канал, в якому акустична хвиля може поширюватися на великі відстані. Зміна величини швидкості звуку на різних глибинах призводить до викривлення звукових «променів» - рефракції.
Рефракція звуку (викривлення шляху звукового променя)
|
Рефракція звуку в воді: а - влітку; б - взимку; зліва - зміна швидкості з глибиною. Швидкість поширення звуку змінюється з глибиною, причому зміни залежать від пори року і дня, глибини водойми і ряду інших причин. Звукові промені, що виходять з джерела під деяким кутом до горизонту, згинаються, причому напрямок вигину залежить від розподілу швидкостей звуку в середовищі: влітку, коли верхні шари тепліше нижніх, промені згинаються донизу і в більшості відбиваються від дна, втрачаючи при цьому значну частку своєї енергії ; взимку, коли нижні шари води зберігають свою температуру, тим часом як верхні шари охолоджуються, промені згинаються догори і багаторазово відбиваються від поверхні води, при цьому втрачається значно менше енергії. Тому взимку дальність поширення звуку більше, ніж влітку. Вертикальний розподіл швидкості звуку (ВРСЗ) і градієнт швидкості роблять визначальний вплив на поширення звуку в морському середовищі. Розподіл швидкості звуку в різних районах Світового океану по-різному і змінюється в часі. Розрізняють декілька типових випадків ВРСЗ: |
Розсіювання і поглинання звуку неоднородностями середовища.
Поширення звуку в підводному звук. каналі: а - зміна швидкості звуку з глибиною; б - хід променів в звуковому каналі. На поширення звуків високої частоти, коли довжини хвиль дуже малі, впливають дрібні неоднорідності, зазвичай наявні в природних водоймах: бульбашки газів, мікроорганізми і т. Д. Ці неоднорідності діють двояким чином: вони поглинають і розсіюють енергію звукових хвиль. В результаті з підвищенням частоти звукових коливань дальність їх поширення скорочується. Особливо сильно цей ефект помітний в поверхневому шарі води, де найбільше неоднорідностей. Розсіювання звуку неоднородностями, а також нерівностями поверхні води і дна викликає явище підводного реверберації , Що супроводжує посилку звукового імпульсу: звукові хвилі, відбиваючись від сукупності неоднорідностей і зливаючись, дають затягування звукового імпульсу, що триває після його закінчення. Межі дальності поширення підводних звуків так само обмежуються власними шумами моря, мають двояке походження: частина шумів виникає від ударів хвиль на поверхні води, від морського прибою, від шуму перекочувати гальки і т. П .; інша частина пов'язана з морською фауною (звуки, вироблювані гідробіонтами: рибами і ін. морськими тваринами). Цим дуже серйозним аспектом займається біогідроакустіка. |
Дальність поширення звукових хвиль
Дальність поширення звукових хвиль є складною функцією частоти випромінювання, яка однозначно пов'язана з довжиною хвилі акустичного сигналу. Як відомо, високочастотні акустичні сигнали швидко згасають завдяки сильному поглинанню водним середовищем. Низькочастотні сигнали проти здатні поширюватися в водному середовищі на великі відстані. Так акустичний сигнал з частотою 50 Гц здатний поширюватися в океані на відстані в тисячі кілометрів, в той час як сигнал з частотою 100 кГц, звичайний для бічного огляду, має дальність поширення всього 1-2 км. Приблизні дальності дії сучасних гідролокатором з різною частотою акустичного сигналу (довжиною хвилі) наведені в таблиці:
Області застосування.
Гідроакустики отримала широке практичне застосування, оскільки ще не створено ефективної системи передачі електромагнітних хвиль під водою на скільки-небудь значній відстані, і звук тому є єдиним можливим засобом зв'язку під водою. Для цих цілей користуються звуковими частотами від 300 до 10000 гц і ультразвуками від 10000 гц і вище. Як випромінювачів і приймачів в звуковий області використовуються електродинамічні і п'єзоелектричні випромінювачі і гідрофони, а в ультразвукової - п'єзоелектричні і магнітострикційні.
Найбільш суттєві застосування гідроакустики:
- Для вирішення військових завдань;
- Морська навігація;
- Звукоподводной зв'язок;
- Рибопоїськовоє розвідка;
- Океанологічні дослідження;
- Сфери діяльності з освоєння багатств дна Світового океану;
- Використання акустики в басейні (вдома або в тренувальному центрі з синхронного плавання)
- Тренування морських тварин.
Примітки
Література і джерела інформації
ЛІТЕРАТУРА:
- В.В. Шулейкин фізика моря. - Москва: «Наука», 1968 р .. - 1090 с.
- І.А. румунська основи гідроакустики. - Москва: «Суднобудування», 1979 р .. - 105 с.
- Ю.А. Корякін гідроакустичні системи. - СПб: «Наука Санкт-Петербурга і морська могутність Росії», 2002 р .. - 416 с.
Кіматіка вивчає властивості хвиль, цей термін був введений швейцарським ученим Хансом Йенні. Вперше вчений відобразив на фотоплівці вплив звукової хвилі на речовини різної природи - пісок, вода, глина, розсипані на поверхні сталевої пластини, під впливом коливальних рухів різної частоти брали упорядкований малюнок.
Кіматіка вивчає властивості хвиль, цей термін був введений швейцарським ученим Хансом Йенні.Вперше вчений відобразив на фотоплівці вплив звукової хвилі на речовини різної природи - пісок, вода, глина, розсипані на поверхні сталевої пластини, під впливом коливальних рухів різної частоти брали упорядкований малюнок. Зображення малюнка залежали від частоти хвилі, чим вище частота, тим складніше малюнок, отриманий від впливу звукових хвиль.
Кіматіка - наука про формотворчих властивості хвиль.
Ханс Йенні продовжував роботу німецького вченого Ернста Хладни (1756- 1827 рр.).Вчений проводив експерименти впливу звукових хвиль на краплі води, і знову і знову приходив до висновку, що на неорганічну і органічну матерію діють одні і ті ж закони гармонійної організації.
Гармонікаісти говорили, що «звук є космічною стежкою або променями творіння, діагональними до космічного джерела».
Світ кольору, звуку і форми управляється за одними і тими ж законами, і між гармоніками і гармонійними структурами існують тісні взаємозв'язки. Гармонікаісти говорили, що звук є космічною стежкою або променями творіння, діагональними до космічного джерела.
У медитації світло і мовчання стають ідентичними, що творять перетворюють.
Популярна теорія походження Всесвіту, яку підтримувала більшість теоретиків - теорія великого вибуху". Відповідно до цієї теорії колись наш Всесвіт являла собою нескінченно малий згусток, надщільний і розпечений до дуже високих температур. Це нестабільний освіту раптово вибухнуло, простір швидко розширилося, а температура часток, що розлітаються, що володіють високою енергією, почала знижуватися. Вибух був такої потужності, що світлові і звукові хвилі, що виникли в результаті цього вибуху, перетворюють свою енергію в усі нові і нові форми, при цьомумільйони років створюючи світ в різних варіаціях енергії звукових і світлових хвиль.
Числа і звуки
Дослідження принципів, що лежать між музикою і математикою, між звуком і числом з часів Піфагора, привертало увагу вчених.
У двадцятих роках минулого століття німецький вчений Ганс Кайзер розробив теорію світових гармонік, відроджуючи забуту науку про обертони (гармониках).
Кайзер досліджував закономірності, що лежать між звуком і числом.
Висота тону і довжина струни знаходяться у взаємозв'язку, - вказував Кайзер, тобто якість можна виводити з кількості. Теорія Кайзера стверджує, що принцип співвідношення цілих чисел є основою не тільки музики, а й багатьох наук (хімія, фізика, астрономія, і ін.). На думку Кайзера, ті форми в природі, в яких присутні гармонійні співвідношення в сприйнятті людини, вважаються більш красивими. Співвідношення, засновані на октаві (2: 1), кварті (3: 2), терції (5: 4) відрізняються особливою співмірністю.
Енергію Всесвіту можна висловити октавою звукового спектра, октавою світлового спектру, геометричній - ієрархія форм кристалів. Існує доказова зв'язок між частотами звуку, кольору з геометричною формою. Наука, що вивчає форми кристалів і їх внутрішньої будови називається кристалографія. Енергії проявлених форм існують в тісній взаємодії, перетворюючись одне в одному, ці енергії створюють нові форми.
Форма і звуки
У науковому дослідженні д-ра Дженні, відомому як "кіматіка", автор продемонстрував геометрію звукових вібрацій, використовуючи тонкі контейнери, наповнені такими середовищами: піском, спорами грибка Лігодеум, мокрим гіпсом і різними формами рідини, що володіють крихітними частинками або плаваючими в них "колоїдами ".
У цій книзі особливий інтерес представляє колоїдна рідина. Перебуваючи в стані спокою, колоїди рівномірно розподіляються в рідині, і вода стає каламутною. Д-р Дженні називає такий стан "гідродинамічним розсіюванням".
Однак коли контейнер вібрував на чистих диатонических звуках, частки в рідини збиралися в впорядковані і ізольовані видимі геометричні патерни, багато з яких мали двовимірної і тривимірної структурою. Іншими словами, в них можна було спостерігати сформувалася і ясно сприйняту глибину, тобто, вони не були "плоскими". У цій книзі це одне з найважливіших положень, яке слід вивчити і пам'ятати, бо воно надає незаперечний візуальне доказ концепцій, які ми обговорювали.
Є п'ять основних тривимірних форм, і ми знаємо їх як Платонові Тіла, бо честь їх відкриття належить грецькому філософу Платону. Важливо, щоб було гранично ясно: спостерігаючи ці форми, насправді ми спостерігаємо вібрацію. Самі форми можуть не "існувати" як фізичний об'єкт, а бути голограмою. Якщо ви спробуєте їх схопити або порушити, вони просто зникнуть і перетворяться в брижі навколо ваших пальців. Тим не менш, не будучи порушеними, форми існуватимуть як дуже реальна вібрація, і надавати точно такий же тиск на тіло, яке ви відчуваєте від дуже гучного звуку або гуркоту грому.
Зараз, коли ми побачили форми вібрацій, що працюють в жідкообразном ефірі, ми знаємо, що створені їх тиском силові лінії дозволяють по-новому поглянути на динаміку гравітації. Маючи незаперечні свідчення того, як ці геометрії формують структурні особливості поверхні Землі, такі як континенти, підводні хребти і гірські освіти, нас більше не засліпить істина. І тільки справа часу, коли прості спостереження перетворяться в загальновідоме знання основної маси людства.
Також, дуже важливо згадати наступне: коли студенти Фуллера підвищували частоту в кулі, або Дженні підвищував частоту в воді, старі форми розчинялися і зникали, а на їх місці з'являлася складніша геометрична форма. Таке явище працювало і навпаки: коли частота знижувалася до початкового значення, знову з'являлися геометрії тієї ж самої форми.
Тому, вивчаючи динаміку ефіру, ми побачимо: при підвищенні вібраційної частоти (або напруги) енергії в даній області, сама геометрія цій галузі, наприклад, що формує Землю, буде спонтанно перетворюватися в більш високий порядок складності. І ефекти підвищення і зниження частоти відбуваються в усьому творінні, включаючи всі тіла нашої Сонячної Системи, коли вона рухається в Галактиці.
Робота д-ра Спілхауса продемонструвала, що з часу первинного "мега-континенту" Пангеї, гравітаційне поле Землі вже пройшло через кілька подібних перетворень. У той час Земля мала єдину кору. Це було до руху розширення, яке зараз розглядається в Теорії Глобального тектонічного Розширення, створеної в 1933 році Отто Хільгенбергом.
Звук і енергія
Звук являє собою потік енергії, що тече подібно водного потоку. Звук може змінити середу, через яку він проходить, і сам змінюється нею. Кожна звукова хвиля - є сила, яка творить відповідну реакцію. Існує активна сила, яка сприймає сила і область їх взаємодій.
згодні коливання утворюють гармонійні частоти, що призводить до тяжінню субатомних частинок один до одного.
дисонансні коливання викликають роз'єднання або вибух частки або форми.
Американський учений, що жив в 19 столітті, присвятив більшу частину свого життя вивченню звуку як сили, яка з часом стала служити в його експериментах первинним імпульсом для збудження таємничої енергії.Одним з найбільших підсумків творчої діяльності Джона Кілі було відкриття сорока Законів, які керують вібраціями.
Ці закони з'явилися фундаментом створеної ним фізики симпатичних вібрацій.
Дана область досліджень, де Джон Кілі був самотнім піонером, розглядає внутрішню природу вібраційних феноменів, засновану на симпатичних, тобто резонансних взаємодіях.
Вчений говорив, що звук це «порушення атомного рівноваги, що руйнує існуючі атомні частки, а звільнена при цьому субстанція, без сумніву, повинна бути ефірним струмом деякого порядку». За його уявленням, все в Природі коливається, вібрує. Можна сказати, що в основі всієї Природи лежать вібрації різних частот, які створюють найрізноманітніші поєднання. При цьому «співзвучні», гармонійні поєднання викликають тяжіння і носять творчий характер, а дисгармонійні викликають відштовхування, руйнують.
Приклад організованих вібрацій - музика.Коли дві струни музичного інструменту налаштовані в гармонійному поєднанні (наприклад, в терцію, квінту, октаву), рух однієї з них народжує відгук у інший.
А адже з найдавніших часів була відома й інша музика, «музика сфер», створювана Сонцем, Місяцем і планетами. Сьогодні ми можемо почути цю музику в комп'ютерному перекладенні, але, можливо, для древніх присвячених вона звучала набагато багатше і яскравіше.
Кілі назвав засновану ним науку Sympathetic Vibratory Physics «Фізика симпатичних (відповідних) вібрацій». Йому вдалося не тільки об'єднати в цій науці фундаментальні фізичні поняття, але і вийти за рамки традиційної «фізики», з'єднати її з «метафізикою», з тим що лежить в області непізнаного, в тому числі і в духовній сфері.
Фізика симпатичних вібрацій зведена в сорок законів, в яких постульовано, зокрема, єдність сили і матерії, а також принципова нескінченність подільності останньої. Для Кілі сила є звільнена матерія, а матерія є пов'язана сила, що блискуче підтвердилося в ХХ столітті у вигляді відомої навіть школяреві формули E \u003d mc2. За розрахунками Кілі, енергії, що міститься в відрі води, цілком достатньо, щоб зрушити наш світ з його курсу.
До числа найважливіших фізичних і метафізичних категорійу Кілі відноситься поняття нейтрального центру.Кожне проявлену тіло у Всесвіті від атома до зоряної системи має в підставі нейтральний центр, непорушний фокус; навколо нього будується все, що ми усвідомлюємо як матерію, яка є його об'єктивним проявом.
«Сорок законів фізики симпатичних вібрацій»
«Не існує поділу матерії і сили на два різних поняття, оскільки вони обидва суть Єдині. Сила є звільнена матерія. Матерія є пов'язана сила.
Закон матерії і сили.
В основі всієї матерії знаходиться нескінченне і незмінне число атомолей, со-безмежних з простором і з-вічних з тривалістю; вони знаходяться в постійному вібраційному русі, нескінченні в протязі, незмінні в кількості і є першоосновою всіх форм енергії.
Закон вібрації тел.
Все когерентні агрегати, ізольовані від собі подібних тіл, або занурені в середу, що складається з матерії в різних станах, вібрують з встановленим певним тоном.
Закон коливання тел.
Все когерентні агрегати, які не ізольовані від собі подібних тіл, коливаються з періодом-частотою, яка гармонійно співвідноситься з основним тоном вібруючого тіла; цей тон кратний тону атомоля.
Закон гармонійних вібрацій.
Все когерентні агрегати постійно вібрують з періодом-частотою, яка гармонійно співвідноситься з основним тоном вібруючого тіла; цей тон кратний тону атомоля.
Закон передачі вібраційної енергії.
Все що коливаються і вібруючі когерентні агрегати створюють в середовищі, в яку вони занурені, що поширюються зовні концентричні хвилі чергуються стиснень і розрідження з періодом-частотою, рівній тону агрегату.
Закон симпатичних коливань.
Будь-когерентний агрегат, занурений в середу, пульсуючу з частотою, що дорівнює власній частоті агрегату, коливається разом із середовищем з тією ж частотою незалежно від того, чи становить тон середовища унісон або яку-небудь гармоніку основного тону коливається агрегату.
Закон тяжіння.
Найближчі когерентні агрегати, вібруючі в унісон або з гармонійним співвідношенням частот, взаємно притягуються.
Закон відштовхування.
Найближчі когерентні агрегати, вібруючі в дисонансі, взаємно відштовхуються.
Закон циклів.
Гармонійно пов'язані когерентні агрегати утворюють центри вібрацій, які співвідносяться з основним тоном, але не є кратними до гармоникам, а вторинні сполуки між ними породжують дисонансні тони незалежно від того, чи є вони унісон або обертонами до первісного тону. Так з гармонії народжується дисгармонія, неминуча причина нескінченних перетворень.
Закон гармонік.
Будь-агрегат в стані вібрації створює, додатково до свого основного тону, ряд вібрацій з симетричних дрібних часток самого себе, що становлять одно-, дво-, три- або багаторазове співвідношення з основним тоном.
Закон сили.Енергія проявляє себе в трьох формах:
- Породжує (вібруючий агрегат),
- ПЕРЕДАВАЛЬНОЇ (поширення ізохронних хвиль в середовищі, в яку він занурений),
- Притягує (його вплив на інші агрегати, здатні вібрувати в унісон або гармонійно з ним).
Закон коливання атомарної субстанції.
Когерентна атомарна субстанція здатна коливатися з тоном, що змінюються прямо пропорційно щільності і обернено пропорційно лінійним розмірам в межах частот від одного періоду в одиницю часу (для 1-ї октави) аж до частоти 21-ї октави, створюючи породжує силу Звучання (Sonity), чия передає сила (Звук) поширюється в твердих, рідких і газоподібних середовищах, а її статичну вплив (Звучність - Sonism) створює тяжіння або відштовхування між симпатичних вібруючими тілами відповідно до Закону Гармонійного Притяжения або відштовхування.
Закон звукотеплотності.
Внутрішні вібрації атомарних субстанцій і атомарних молекул здатні вібрувати з періодом-частотою, прямо пропорційною їх щільності, обернено пропорційній їх лінійними розмірами і прямо пропорційною їх цілісності в межах від 21-ї до 42-ї октави. При цьому створюється породжує сила Звукотеплотность (Sono-thermity), чия передає сила Звукотеплота (Sono-therm) поширюється в твердих, рідких, газоподібних і сверхгазообразних середовищах і статично створює зчеплення і об'єднання молекул або їх розпад відповідно до Закону Притягання і Відштовхування.
Закон коливання атомів.
Всі атоми в стані цілісності (tension) здатні коливатися з частотою, обернено пропорційній кубу їх атомних ваг і прямо пропорційною ступеню їх цілісності, в межах від 42-ї до 63-ї октави в секунду. При цьому створюється породжує сила, Теплотность (Thermity), чия передає сила, Радий-енергія (Radenergy) *, поширюється в твердому, рідкому, газоподібному ефірі і виробляє статичну вплив (Cohesion and Chemism - Зчеплення і Хімізм) на інші атоми, викликаючи їх з'єднання або розпад відповідно до Закону Гармонійного Притяжения і Відштовхування.
Закон вібрацій атомолярних субстанцій.
Атоми здатні вібрувати всередині себе з частотою, обернено пропорційній Діну (локального коефіцієнту гравітації) і атомного об'єму і прямо пропорційною атомній вазі. При цьому створюється породжує сила (Електрика), чия передає сила поширюється в атомолярних твердих, рідких, газоподібних середовищах і створює індукційне і статичну магнітне вплив на інші атоми, викликаючи їх тяжіння або відштовхування відповідно до Закону Гармонійного Притяжения і Відштовхування.
Закон коливання атомолей.
Атомолі, що коливаються з однаковим тоном (визначеним їх однаковими розмірами і вагою), створюють породжує силу Атомоляцію (Atomolity), чия передає форма, Гравізм, поширюється в більш розрядженою середовищі і виробляє статичну вплив на всі інші атомолі, іменоване Гравітацією (Gravity).
Закон перетворення сил.
Всі сили є різними формами Універсальної Енергії, які відрізняються своїми періодами-частотами, що переходять один в одного через невиразні збільшення; при цьому кожна форма займає діапазон в 21 октаву.
Кожну форму або тон можна перетворити в еквівалентну висоту іншого тону, розташованого вище або нижче на шкалі з 105 октав. Дане перетворення може здійснюватися тільки через статичну вплив, що розвивається або вібраціями гармонійних тонів, вище і нижче їх основного тону, або прилеглими системами при додаванні і відніманні їх тонів, або якимось третім чином, в залежності від конкретних умов.
Закон атомного тони.
Кожен атом має свій власний певний тон природної вібрації. Закон зміни атомного тони за допомогою Рад-енергії. Висота тону вищих гармонік і обертонів випромінюваної
Радий-енергії достатня для того, щоб викликати розширення атома; це ж вплив, спонукаючи атомолі безперервно вібрувати, викликає стиснення атома; таким чином, через зміну обсягу змінюється тон атома.
Закон зміни атомного тони за допомогою електрики і магнетизму.
Електрика і магнетизм породжують внутрішні вібрації в атомі, які супроводжуються пропорційними змінами його обсягу, і, отже, тони.
Однією з помилок сучасної науки є розгляд одних феноменів в ізоляції від інших, фізика симпатичних вібрацій відкриває нам нескінченність світобудови, в якій всі предмети і явища - частини Єдиного Цілого.опубліковано
Вплив музики на структуру води. Досліди японських вчених.
Про вплив на воду простих слів і думок
Пам'ять води. Приворот на воді. Запис ефіру РЕН-ТВ.
Фрагмент документального фільму «Секретні історії: Закон світового кодування».
Телекомпанія РЕН ТВ, передача була в ефірі у грудні 2009 р
P.S. І пам'ятайте, всього лише змінюючи свою свідомість - ми разом змінюємо світ! © econet
Експерименти італійських фізиків дозволили нарешті дати остаточне пояснення явищу швидкого звуку в воді. З двох існуючих сьогодні теорій - віскоеластична і двухкомпонентной - ці експерименти підтвердили першу і спростували другу.
У звичайних умовах швидкість звуку у воді становить приблизно 1,5 кілометра в секунду і не залежить від частоти звукової хвилі. Однак вже давно відомо, що ультразвукові коливання з частотою кілька терагерц (1 терагерц \u003d 10 12 Гц) поширюються в воді зі швидкістю приблизно вдвічі більшою. Це явище було відкрито експериментально 20 років тому, натяки на нього з'являлися і при чисельному моделюванні динаміки води на атомарному рівні, але не дивлячись на все це загальноприйнятого його пояснення до сих пір не було. Тільки зараз, завдяки експериментам італійських фізиків, опублікованих в статті SC Santucci et al., Physical Review Letters, 97, 225701 (27 November 2006), в природі цього явища розставлені всі крапки над «i» (стаття доступна також на сайті авторів, PDF , 274 Кб).
Відразу варто підкреслити, що досліди з настільки високочастотним ультразвуком ставити дуже непросто. Акустичні випромінювачі в цьому діапазоні поки не придумані, і тому фізикам доводиться визначати швидкість такого ультразвуку непрямими методами. Для цього воду опромінюють потоком нейтронів або рентгенівських променів, які, стикаючись з молекулами води, породжують в мікроскопічному Об'емчик швидкі коливання і передають їм частину своєї енергії і імпульсу. Зі співвідношення цих двох величин і виводиться швидкість поширення звукових коливань.
На сьогодні існує дві основні теорії, які претендують на пояснення цього явища. Відповідно до першої, для звуку все більш високої частоти вода стає все більш пружною і все менш рухомий середовищем (такі середовища називаються віскоеластіком). В результаті коливання з такою високою частотою поширюються швидше через пружну, майже тверду середу, а в твердому тілі швидкість звуку вище, ніж в рідині (швидкість звуку в льоду, наприклад, як раз і становить приблизно 3 км / сек).
Друга теорія заснована на тому факті, що вода складається з переплетеної мережі іонів двох типів: дуже легких іонів водню і важких іонів кисню. Обчислення показують, що часто в таких двокомпонентних середовищах з сильно розрізняються масами існує спеціальний тип швидких звукових хвиль, які поширюються виключно через мережу легких атомів. Ця теорія вже добре себе зарекомендувала для опису швидкого звуку в двокомпонентних газах і металевих сплавах, і тому здається природним, що вона буде працювати і для води.
Обидві ці моделі, зрозуміло, узгоджуються з описаними вище експериментами, однак вони зовсім по-різному описують перехід від нормального звуку до швидкого, який повинен відбуватися при менших частотах, в гігагерцевому діапазоні. Тому для відповіді на питання, яка з двох моделей вірна, потрібно виміряти залежність швидкості звуку від частоти в цій проміжній області. Додаткова складність такого експерименту полягає в тому, що найбільш чітко перехід від нормального до швидкого звуку проявляється в дуже холодній і навіть переохолодженої воді (тобто нижче нуля градусів Цельсія). Експерименти з переохолодженої водою вимагають вправності, оскільки при найменшому обурення вона швидко кристалізується.
Саме цей досвід і поставили італійські фізики. Вивчаючи розсіювання оптичних і ультрафіолетових фотонів, вони змогли просканувати частотний діапазон звукових коливань від 1 до 100 ГГц і вперше отримали точні дані про швидкість звукових коливань в цьому діапазоні. Експеримент абсолютно чітко показав, що при підвищенні частоти (або при зниженні температури) швидкість звуку дійсно поступово відходить від «нормальної» залежно та починає зростати (в існуванні такого плавного переходу, до речі, думки теж поділялися).
Крім того, автори статті порівняли свої дані з передбаченнями обох моделей і довели, що експеримент підтверджує віскоеластична модель і суперечить висновкам двухкомпонентной моделі. Таким чином, можна вважати, що в багаторічній суперечці прихильників двох моделей поставлено крапку. В цілому ж, ця робота зайвий раз підкреслює вражаюче розмаїття структурних і динамічних властивостей води (для подальшого ознайомлення см. Популярну статтю: Ю. І. Головін. Вода і лід - чи знаємо ми про них досить? // МОР, 2000, № 9, с. 66-72).
Популярне
- Кіматіка: Пам'ять води і сила звуку
- Ханти-Мансійський автономний округ Освоєння ханти Мансійського автономного округу
- Теорема множення ймовірностей
- Символ ентропії. Теорія інформації. Ентропія як міра інформації
- Державний комітет з надзвичайного стану в СРСР (ДКНС СРСР) Державний комітет з надзвичайного стану
- Кримське ханство і його історія, або з кримського ханства з любов'ю до Росії Державний і суспільний лад кримського ханства
- Війна півночі і півдня. як це було - фото. Громадянська війна в США. "Янкі" проти "Джонні" Причини громадянської війни 1861 1865 рр
- Основи геометричної оптики для "чайників"
- Мікроблейдінг брів: краса в наявності
- Японська методика корекції постави за допомогою валика