रोचक तथ्य: ध्वनि कहाँ तेजी से चलती है?
आंधी-तूफ़ान के दौरान सबसे पहले बिजली की चमक दिखाई देती है और कुछ देर बाद ही गड़गड़ाहट की गड़गड़ाहट सुनाई देती है। यह देरी इसलिए होती है क्योंकि हवा में ध्वनि की गति बिजली से आने वाले प्रकाश की गति से बहुत कम होती है। यह याद रखना दिलचस्प है कि ध्वनि किस माध्यम में सबसे तेज़ गति से चलती है, और कहाँ बिल्कुल नहीं चलती है?
हवा में ध्वनि की गति के प्रयोग और सैद्धांतिक गणना 17वीं शताब्दी से की जा रही है, लेकिन केवल दो शताब्दियों के बाद फ्रांसीसी वैज्ञानिक पियरे-साइमन डी लाप्लास ने इसके निर्धारण के लिए अंतिम सूत्र निकाला। ध्वनि की गति तापमान पर निर्भर करती है: जैसे-जैसे हवा का तापमान बढ़ता है, यह बढ़ती है, और जैसे-जैसे हवा का तापमान घटता है, यह कम होती जाती है। 0° पर ध्वनि की गति 331 m/s (1192 किमी/घंटा) है, +20° पर यह पहले से ही 343 m/s (1235 किमी/घंटा) है।
तरल पदार्थों में ध्वनि की गति आमतौर पर हवा में ध्वनि की गति से अधिक होती है। गति निर्धारित करने का प्रयोग सबसे पहले 1826 में जिनेवा झील पर किया गया था। दो भौतिक विज्ञानी नावों में चढ़े और 14 किमी तक चले गए। एक नाव पर उन्होंने बारूद में आग लगा दी और साथ ही पानी में उतारी गई एक घंटी बजा दी। घंटी की आवाज़ को एक विशेष हॉर्न का उपयोग करके दूसरी नाव पर उठाया गया, जिसे पानी में भी उतारा गया। प्रकाश की चमक और ध्वनि संकेत के आगमन के बीच के समय अंतराल के आधार पर, पानी में ध्वनि की गति निर्धारित की गई थी। +8° के तापमान पर यह लगभग 1440 मीटर/सेकेंड निकला। पानी के नीचे संरचनाओं में काम करने वाले लोग इस बात की पुष्टि करते हैं कि किनारे की आवाज़ें पानी के भीतर स्पष्ट रूप से सुनी जा सकती हैं, और मछुआरों को पता है कि किनारे पर थोड़ी सी भी संदिग्ध आवाज़ सुनकर मछलियाँ तैर कर दूर चली जाती हैं।
ठोसों में ध्वनि की गति तरल पदार्थ और गैसों की तुलना में अधिक होती है। उदाहरण के लिए, यदि आप अपना कान रेलिंग पर लगाते हैं, तो रेलिंग के दूसरे सिरे से टकराने के बाद व्यक्ति को दो ध्वनियाँ सुनाई देंगी। उनमें से एक रेल द्वारा कान तक "आएगा", दूसरा हवाई मार्ग से। पृथ्वी में अच्छी ध्वनि चालकता है। इसलिए, प्राचीन काल में, घेराबंदी के दौरान, "श्रोताओं" को किले की दीवारों में रखा जाता था, जो पृथ्वी द्वारा प्रसारित ध्वनि से यह निर्धारित कर सकते थे कि दुश्मन दीवारों में खुदाई कर रहा है या नहीं, घुड़सवार सेना भाग रही है या नहीं . वैसे, इसके लिए धन्यवाद, जो लोग अपनी सुनवाई खो चुके हैं वे कभी-कभी संगीत पर नृत्य करने में सक्षम होते हैं जो हवा और बाहरी कान के माध्यम से नहीं, बल्कि फर्श और हड्डियों के माध्यम से उनकी श्रवण तंत्रिकाओं तक पहुंचता है।
ध्वनि की गति एक माध्यम में लोचदार तरंगों के प्रसार की गति है, दोनों अनुदैर्ध्य (गैसों, तरल या ठोस में) और अनुप्रस्थ, कतरनी (ठोस में), जो माध्यम की लोच और घनत्व से निर्धारित होती है। ठोसों में ध्वनि की गति द्रवों की तुलना में अधिक होती है। पानी सहित तरल पदार्थों में ध्वनि हवा की तुलना में 4 गुना अधिक तेजी से चलती है। गैसों में ध्वनि की गति माध्यम के तापमान पर, एकल क्रिस्टल में - तरंग प्रसार की दिशा पर निर्भर करती है।
ध्वनि हमारे जीवन का एक घटक है और लोग इसे हर जगह सुनते हैं। इस घटना पर अधिक विस्तार से विचार करने के लिए, हमें सबसे पहले अवधारणा को समझने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, आपको विश्वकोश की ओर रुख करना होगा, जहां लिखा है कि "ध्वनि लोचदार तरंगें हैं जो कुछ लोचदार माध्यम में फैलती हैं और उसमें यांत्रिक कंपन पैदा करती हैं।" सरल शब्दों में, ये किसी भी वातावरण में श्रव्य कंपन हैं। ध्वनि की मुख्य विशेषताएँ इस पर निर्भर करती हैं कि वह क्या है। सबसे पहले, प्रसार की गति, उदाहरण के लिए, पानी में अन्य वातावरणों से भिन्न होती है।
किसी भी ध्वनि एनालॉग में कुछ गुण (भौतिक विशेषताएं) और गुण (मानव संवेदनाओं में इन विशेषताओं का प्रतिबिंब) होते हैं। उदाहरण के लिए, अवधि-अवधि, आवृत्ति-पिच, रचना-समय, इत्यादि।
पानी में ध्वनि की गति हवा की तुलना में बहुत अधिक होती है। नतीजतन, यह तेजी से फैलता है और काफी दूर तक सुना जाता है। ऐसा जलीय पर्यावरण के उच्च आणविक घनत्व के कारण होता है। यह हवा और स्टील से 800 गुना अधिक सघन है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि ध्वनि का प्रसार काफी हद तक माध्यम पर निर्भर करता है। आइए विशिष्ट संख्याओं पर नजर डालें। इस प्रकार, पानी में ध्वनि की गति 1430 मीटर/सेकेंड है, हवा में - 331.5 मीटर/सेकेंड।
कम-आवृत्ति ध्वनि, उदाहरण के लिए, एक चलते हुए जहाज के इंजन द्वारा उत्पन्न शोर, हमेशा दृश्य सीमा में जहाज के प्रकट होने से कुछ पहले सुनाई देती है। इसकी गति कई बातों पर निर्भर करती है. यदि पानी का तापमान बढ़ता है, तो स्वाभाविक रूप से, पानी में ध्वनि की गति बढ़ जाती है। यही बात पानी की लवणता और दबाव में वृद्धि के साथ भी होती है, जो पानी की गहराई बढ़ने के साथ बढ़ती है। थर्मोकलाइन जैसी घटना की गति पर विशेष भूमिका हो सकती है। ये वे स्थान हैं जहां विभिन्न तापमानों की पानी की परतें होती हैं।
साथ ही ऐसी जगहों पर यह अलग होता है (तापमान में अंतर के कारण)। और जब ध्वनि तरंगें विभिन्न घनत्वों की ऐसी परतों से गुजरती हैं, तो वे अपनी अधिकांश शक्ति खो देती हैं। जब कोई ध्वनि तरंग थर्मोकलाइन से टकराती है, तो यह आंशिक रूप से, या कभी-कभी पूरी तरह से परावर्तित होती है (प्रतिबिंब की डिग्री उस कोण पर निर्भर करती है जिस पर ध्वनि गिरती है), जिसके बाद इस स्थान के दूसरी तरफ एक छाया क्षेत्र बनता है। यदि हम एक उदाहरण पर विचार करें जब ध्वनि स्रोत थर्मोकलाइन के ऊपर जल स्थान में स्थित है, तो नीचे कुछ भी सुनना न केवल मुश्किल होगा, बल्कि लगभग असंभव होगा।
जो सतह के ऊपर उत्सर्जित होते हैं, पानी में कभी सुनाई नहीं देते। और पानी की परत के नीचे इसका विपरीत होता है: इसके ऊपर कोई आवाज नहीं आती। इसका ज्वलंत उदाहरण आधुनिक गोताखोर हैं। इस तथ्य के कारण उनकी सुनने की क्षमता बहुत कम हो जाती है कि पानी उन पर प्रभाव डालता है, और पानी में ध्वनि की उच्च गति उस दिशा को निर्धारित करने की गुणवत्ता को कम कर देती है जिससे वह चल रही है। यह ध्वनि को समझने की स्टीरियोफोनिक क्षमता को कम कर देता है।
पानी की परत के नीचे, यह सबसे अधिक सिर की खोपड़ी की हड्डियों के माध्यम से मानव कान में प्रवेश करता है, न कि वातावरण की तरह, कान के पर्दे के माध्यम से। इस प्रक्रिया का परिणाम दोनों कानों द्वारा एक साथ इसकी धारणा है। इस समय मानव मस्तिष्क यह भेद नहीं कर पाता कि सिग्नल कहां से आ रहे हैं और कितनी तीव्रता के हैं। चेतना के उद्भव का परिणाम यह होता है कि ध्वनि एक ही समय में सभी ओर से आती हुई प्रतीत होती है, हालाँकि यह मामले से बहुत दूर है।
ऊपर वर्णित के अलावा, पानी में ध्वनि तरंगों में अवशोषण, विचलन और फैलाव जैसे गुण होते हैं। पहला तब होता है जब जलीय वातावरण और उसमें मौजूद लवणों के घर्षण के कारण खारे पानी में ध्वनि की शक्ति धीरे-धीरे ख़त्म हो जाती है। विचलन ध्वनि की उसके स्रोत से दूरी में प्रकट होता है। ऐसा लगता है कि यह प्रकाश की तरह अंतरिक्ष में घुल रहा है और परिणामस्वरूप इसकी तीव्रता काफी कम हो जाती है। और पर्यावरण की सभी प्रकार की बाधाओं और विषमताओं द्वारा फैलाव के कारण दोलन पूरी तरह से गायब हो जाते हैं।
जलध्वनिकी (ग्रीक से हायडोर- पानी, ध्वनिक- श्रवण) - जलीय पर्यावरण में होने वाली घटनाओं का विज्ञान और ध्वनिक तरंगों के प्रसार, उत्सर्जन और स्वागत से जुड़ा हुआ है। इसमें जलीय पर्यावरण में उपयोग के लिए लक्षित जल ध्वनिक उपकरणों के विकास और निर्माण के मुद्दे शामिल हैं।
विकास का इतिहास
जल ध्वनिकी की मूल बातें
पानी में ध्वनिक तरंगों के प्रसार की विशेषताएं
एक प्रतिध्वनि घटना के घटक.
पानी में ध्वनिक तरंगों के प्रसार पर व्यापक और मौलिक शोध द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान शुरू हुआ, जो नौसेनाओं और सबसे पहले, पनडुब्बियों की व्यावहारिक समस्याओं को हल करने की आवश्यकता से तय हुआ था। युद्ध के बाद के वर्षों में प्रायोगिक और सैद्धांतिक कार्य जारी रखा गया और कई मोनोग्राफ में इसका सारांश दिया गया। इन कार्यों के परिणामस्वरूप, पानी में ध्वनिक तरंगों के प्रसार की कुछ विशेषताओं की पहचान की गई और उन्हें स्पष्ट किया गया: अवशोषण, क्षीणन, प्रतिबिंब और अपवर्तन।
समुद्री जल में ध्वनिक तरंग ऊर्जा का अवशोषण दो प्रक्रियाओं के कारण होता है: माध्यम का आंतरिक घर्षण और उसमें घुले लवणों का पृथक्करण। पहली प्रक्रिया एक ध्वनिक तरंग की ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करती है, और दूसरी, रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित होकर, अणुओं को संतुलन की स्थिति से हटा देती है, और वे आयनों में विघटित हो जाते हैं। ध्वनिक कंपन की बढ़ती आवृत्ति के साथ इस प्रकार का अवशोषण तेजी से बढ़ता है। पानी में निलंबित कणों, सूक्ष्मजीवों और तापमान विसंगतियों की उपस्थिति से भी पानी में ध्वनिक तरंग क्षीण हो जाती है। एक नियम के रूप में, ये नुकसान छोटे होते हैं और कुल अवशोषण में शामिल होते हैं, लेकिन कभी-कभी, उदाहरण के लिए, जहाज के मद्देनजर बिखरने के मामले में, ये नुकसान 90% तक हो सकते हैं। तापमान विसंगतियों की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि ध्वनिक तरंग ध्वनिक छाया क्षेत्रों में गिरती है, जहां यह कई प्रतिबिंबों से गुजर सकती है।
पानी - हवा और पानी - तल के बीच इंटरफेस की उपस्थिति से उनमें से एक ध्वनिक तरंग का प्रतिबिंब होता है, और यदि पहले मामले में ध्वनिक तरंग पूरी तरह से प्रतिबिंबित होती है, तो दूसरे मामले में प्रतिबिंब गुणांक नीचे की सामग्री पर निर्भर करता है: कीचड़युक्त तल खराब प्रतिबिंबित करता है, रेतीला और चट्टानी तल अच्छा प्रतिबिंबित करता है। उथली गहराई पर, नीचे और सतह के बीच ध्वनिक तरंग के कई प्रतिबिंबों के कारण, एक पानी के नीचे ध्वनि चैनल प्रकट होता है, जिसमें ध्वनिक तरंग लंबी दूरी तक फैल सकती है। अलग-अलग गहराई पर ध्वनि की गति बदलने से ध्वनि "किरणों" का झुकाव होता है - अपवर्तन।
ध्वनि अपवर्तन (ध्वनि किरण पथ की वक्रता)
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पानी में ध्वनि का अपवर्तन: ए - गर्मियों में; बी - सर्दियों में; बाईं ओर गहराई के साथ गति में परिवर्तन है। ध्वनि प्रसार की गति गहराई के साथ बदलती है, और परिवर्तन वर्ष और दिन के समय, जलाशय की गहराई और कई अन्य कारणों पर निर्भर करता है। किसी स्रोत से निकलने वाली ध्वनि किरणें क्षितिज के एक निश्चित कोण पर मुड़ी हुई होती हैं, और झुकने की दिशा माध्यम में ध्वनि की गति के वितरण पर निर्भर करती है: गर्मियों में, जब ऊपरी परतें निचली परतों की तुलना में गर्म होती हैं, तो किरणें नीचे की ओर झुकती हैं और अधिकतर नीचे से परावर्तित होते हैं, जिससे उनकी ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो जाता है। ; सर्दियों में, जब पानी की निचली परतें अपना तापमान बनाए रखती हैं, जबकि ऊपरी परतें ठंडी होती हैं, तो किरणें ऊपर की ओर झुकती हैं और पानी की सतह से बार-बार परावर्तित होती हैं, जबकि काफी कम ऊर्जा नष्ट होती है। इसलिए, सर्दियों में ध्वनि प्रसार की सीमा गर्मियों की तुलना में अधिक होती है। ध्वनि की गति (वीएसडी) का ऊर्ध्वाधर वितरण और वेग प्रवणता का समुद्री वातावरण में ध्वनि के प्रसार पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है। विश्व महासागर के विभिन्न क्षेत्रों में ध्वनि की गति का वितरण अलग-अलग है और समय के साथ बदलता रहता है। वीआरएसडी के कई विशिष्ट मामले हैं: |
माध्यम की विषमताओं द्वारा ध्वनि का फैलाव और अवशोषण।
पानी के भीतर ध्वनि का प्रसार. चैनल: ए - गहराई के साथ ध्वनि की गति में परिवर्तन; बी - ध्वनि चैनल में किरण पथ। उच्च-आवृत्ति ध्वनियों का प्रसार, जब तरंग दैर्ध्य बहुत छोटा होता है, आमतौर पर पानी के प्राकृतिक निकायों में पाए जाने वाली छोटी असमानताओं से प्रभावित होता है: गैस बुलबुले, सूक्ष्मजीव, आदि। ये असमानताएं दो तरीकों से कार्य करती हैं: वे ध्वनि की ऊर्जा को अवशोषित और बिखेरती हैं लहर की। परिणामस्वरूप, जैसे-जैसे ध्वनि कंपन की आवृत्ति बढ़ती है, उनके प्रसार की सीमा कम होती जाती है। यह प्रभाव पानी की सतह परत में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है, जहां सबसे अधिक असमानताएं हैं। विषमताओं द्वारा ध्वनि का फैलाव, साथ ही पानी और तल की असमान सतहें, पानी के नीचे प्रतिध्वनि की घटना का कारण बनती हैं, जो एक ध्वनि नाड़ी के भेजने के साथ होती है: ध्वनि तरंगें, विषमताओं के एक सेट से परावर्तित होती हैं और विलीन हो जाती हैं, जो एक को जन्म देती हैं। ध्वनि नाड़ी का लम्बा होना, जो उसके ख़त्म होने के बाद भी जारी रहता है। पानी के नीचे की ध्वनियों के प्रसार की सीमा भी समुद्र के प्राकृतिक शोर से सीमित होती है, जिसकी दोहरी उत्पत्ति होती है: शोर का एक हिस्सा पानी की सतह पर लहरों के प्रभाव से उत्पन्न होता है, समुद्र की लहरों से, कंकड़ आदि लुढ़कने का शोर; दूसरा भाग समुद्री जीव-जंतुओं (हाइड्रोबियोन्ट्स: मछली और अन्य समुद्री जानवरों द्वारा उत्पन्न ध्वनियाँ) से जुड़ा है। बायोहाइड्रोकॉस्टिक्स इस अत्यंत गंभीर पहलू से संबंधित है। |
ध्वनि तरंग प्रसार रेंज
ध्वनि तरंगों की प्रसार सीमा विकिरण आवृत्ति का एक जटिल कार्य है, जो विशिष्ट रूप से ध्वनिक संकेत की तरंग दैर्ध्य से संबंधित है। जैसा कि ज्ञात है, जलीय पर्यावरण द्वारा मजबूत अवशोषण के कारण उच्च-आवृत्ति ध्वनिक संकेत जल्दी से क्षीण हो जाते हैं। इसके विपरीत, कम-आवृत्ति संकेत जलीय वातावरण में लंबी दूरी तक फैलने में सक्षम हैं। इस प्रकार, 50 हर्ट्ज की आवृत्ति वाला एक ध्वनिक संकेत समुद्र में हजारों किलोमीटर की दूरी तक फैल सकता है, जबकि साइड-स्कैन सोनार के लिए विशिष्ट 100 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति वाले सिग्नल की प्रसार सीमा केवल 1-2 किमी होती है। . विभिन्न ध्वनिक सिग्नल आवृत्तियों (तरंग दैर्ध्य) के साथ आधुनिक सोनार की अनुमानित सीमाएँ तालिका में दी गई हैं:
उपयोग के क्षेत्र.
हाइड्रोकॉस्टिक्स को व्यापक व्यावहारिक अनुप्रयोग प्राप्त हुआ है, क्योंकि किसी भी महत्वपूर्ण दूरी पर पानी के नीचे विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्रसारित करने के लिए एक प्रभावी प्रणाली अभी तक नहीं बनाई गई है, और इसलिए ध्वनि पानी के नीचे संचार का एकमात्र संभावित साधन है। इन उद्देश्यों के लिए, 300 से 10,000 हर्ट्ज तक की ध्वनि आवृत्तियों और 10,000 हर्ट्ज और उससे ऊपर के अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोडायनामिक और पीजोइलेक्ट्रिक उत्सर्जक और हाइड्रोफोन का उपयोग ध्वनि क्षेत्र में उत्सर्जक और रिसीवर के रूप में किया जाता है, और अल्ट्रासोनिक डोमेन में पीजोइलेक्ट्रिक और मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव का उपयोग किया जाता है।
जलध्वनिकी के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग:
- सैन्य समस्याओं को हल करने के लिए;
- समुद्री नेविगेशन;
- ध्वनि संचार;
- मछली पकड़ने की खोज;
- समुद्र विज्ञान अनुसंधान;
- समुद्र तल के संसाधनों के विकास के लिए गतिविधि के क्षेत्र;
- पूल में ध्वनिकी का उपयोग करना (घर पर या समकालिक तैराकी प्रशिक्षण केंद्र में)
- समुद्री पशु प्रशिक्षण.
टिप्पणियाँ
साहित्य और सूचना के स्रोत
साहित्य:
- वी.वी. शुलेइकिन समुद्र का भौतिकी. - मॉस्को: "विज्ञान", 1968. - 1090 पी।
- मैं एक। रोमानियाई जल ध्वनिकी की मूल बातें. - मॉस्को: "जहाज निर्माण", 1979 - 105 पी।
- यू.ए. कोर्याकिन जल ध्वनिक प्रणाली. - सेंट पीटर्सबर्ग: "सेंट पीटर्सबर्ग का विज्ञान और रूस की समुद्री शक्ति", 2002. - 416 पी।
ध्वनि ध्वनि तरंगों के माध्यम से यात्रा करती है। ये तरंगें न केवल गैसों और तरल पदार्थों के माध्यम से, बल्कि ठोस पदार्थों के माध्यम से भी यात्रा करती हैं। किसी भी तरंग की क्रिया में मुख्य रूप से ऊर्जा का स्थानांतरण होता है। ध्वनि के मामले में, स्थानांतरण आणविक स्तर पर सूक्ष्म गतियों का रूप लेता है।
गैसों और तरल पदार्थों में, एक ध्वनि तरंग अणुओं को अपनी गति की दिशा में, यानी तरंग दैर्ध्य की दिशा में ले जाती है। ठोस पदार्थों में, अणुओं के ध्वनि कंपन तरंग के लंबवत दिशा में भी हो सकते हैं।
ध्वनि तरंगें अपने स्रोतों से सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं, जैसा कि दाईं ओर की तस्वीर में दिखाया गया है, जिसमें एक धातु की घंटी समय-समय पर अपनी जीभ से टकराती हुई दिखाई देती है। इन यांत्रिक टकरावों के कारण घंटी में कंपन होता है। कंपन की ऊर्जा आसपास की हवा के अणुओं तक संचारित होती है, और उन्हें घंटी से दूर धकेल दिया जाता है। परिणामस्वरूप, घंटी से सटे हवा की परत में दबाव बढ़ जाता है, जो फिर स्रोत से सभी दिशाओं में तरंगों में फैल जाता है।
ध्वनि की गति आयतन या स्वर से स्वतंत्र होती है। एक कमरे में रेडियो से आने वाली सभी ध्वनियाँ, चाहे तेज़ या धीमी, ऊँची या धीमी, एक ही समय में श्रोता तक पहुँचती हैं।
ध्वनि की गति उस माध्यम के प्रकार पर निर्भर करती है जिसमें वह यात्रा करती है और उसके तापमान पर। गैसों में, ध्वनि तरंगें धीमी गति से चलती हैं क्योंकि उनकी दुर्लभ आणविक संरचना संपीड़न के लिए थोड़ा प्रतिरोध प्रदान करती है। तरल पदार्थ में ध्वनि की गति बढ़ जाती है और ठोस में यह और भी तेज हो जाती है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में मीटर प्रति सेकंड (एम/एस) में दिखाया गया है।
तरंग पथ
ध्वनि तरंगें हवा के माध्यम से उसी तरह से यात्रा करती हैं जैसे दाईं ओर दिए गए चित्र में दिखाया गया है। तरंग अग्रभाग स्रोत से एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर चलते हैं, जो घंटी के कंपन की आवृत्ति से निर्धारित होता है। ध्वनि तरंग की आवृत्ति प्रति इकाई समय में किसी दिए गए बिंदु से गुजरने वाले तरंग मोर्चों की संख्या की गणना करके निर्धारित की जाती है।
ध्वनि तरंग का अग्र भाग कम्पित घंटी से दूर चला जाता है।
समान रूप से गर्म हवा में ध्वनि एक स्थिर गति से चलती है।
दूसरा मोर्चा तरंग दैर्ध्य के बराबर दूरी पर पहले का अनुसरण करता है।
स्रोत के निकट ध्वनि की तीव्रता सबसे अधिक होती है।
एक अदृश्य तरंग का ग्राफ़िक प्रतिनिधित्व
गहराइयों की ध्वनि
ध्वनि तरंगों की एक सोनार किरण आसानी से समुद्र के पानी से होकर गुजरती है। सोनार का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि ध्वनि तरंगें समुद्र तल से परावर्तित होती हैं; इस उपकरण का उपयोग आमतौर पर पानी के नीचे इलाके की विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
लोचदार ठोस
ध्वनि लकड़ी की प्लेट में यात्रा करती है। अधिकांश ठोस पदार्थों के अणु एक लोचदार स्थानिक जाली में बंधे होते हैं, जो खराब रूप से संपीड़ित होता है और साथ ही ध्वनि तरंगों के पारित होने को तेज करता है।
.ध्वनि हवा की तुलना में पानी में पांच गुना तेजी से चलती है। औसत गति 1400 - 1500 मीटर/सेकंड (हवा में ध्वनि की गति 340 मीटर/सेकंड) है। ऐसा प्रतीत होता है कि पानी में श्रव्यता में भी सुधार होता है। वास्तव में, यह मामले से बहुत दूर है। आख़िरकार, ध्वनि की ताकत प्रसार की गति पर नहीं, बल्कि ध्वनि कंपन के आयाम और श्रवण अंगों की बोधगम्य क्षमता पर निर्भर करती है। कॉर्टी का अंग, जिसमें श्रवण कोशिकाएं होती हैं, आंतरिक कान के कोक्लीअ में स्थित होता है। ध्वनि तरंगें कान के परदे, श्रवण अस्थि-पंजर और कॉर्टी के अंग की झिल्ली को कंपन करती हैं। उत्तरार्द्ध की बाल कोशिकाओं से, जो ध्वनि कंपन को समझते हैं, तंत्रिका उत्तेजना मस्तिष्क के टेम्पोरल लोब में स्थित श्रवण केंद्र तक जाती है।
एक ध्वनि तरंग मानव आंतरिक कान में दो तरीकों से प्रवेश कर सकती है: बाहरी श्रवण नहर, कान के पर्दे और मध्य कान की अस्थियों के माध्यम से वायु संचालन द्वारा, और हड्डी संचालन द्वारा - खोपड़ी की हड्डियों के कंपन द्वारा। सतह पर, वायु चालन प्रबल होता है, और पानी के नीचे, हड्डी चालन प्रबल होता है। साधारण अनुभव हमें इस बात का यकीन दिलाता है। दोनों कानों को अपने हाथों की हथेलियों से ढक लें। सतह पर, श्रव्यता तेजी से खराब हो जाएगी, लेकिन पानी के नीचे यह नहीं देखा जाता है।
तो, पानी के नीचे, ध्वनियाँ मुख्य रूप से हड्डी चालन के माध्यम से समझी जाती हैं। सैद्धांतिक रूप से, यह इस तथ्य से समझाया गया है कि पानी का ध्वनिक प्रतिरोध मानव ऊतक के ध्वनिक प्रतिरोध के करीब पहुंचता है। इसलिए, पानी से किसी व्यक्ति के सिर की हड्डियों तक ध्वनि तरंगों के संक्रमण के दौरान ऊर्जा की हानि हवा की तुलना में कम होती है। पानी के नीचे वायु चालन लगभग गायब हो जाता है, क्योंकि बाहरी श्रवण नहर पानी से भर जाती है, और कान के परदे के पास हवा की एक छोटी परत ध्वनि कंपन को कमजोर रूप से संचारित करती है।
प्रयोगों से पता चला है कि हड्डी की चालकता वायु चालकता से 40% कम है। इसलिए, पानी के नीचे श्रव्यता आम तौर पर ख़राब हो जाती है। ध्वनि के अस्थि संचालन के साथ श्रव्यता की सीमा ताकत पर उतनी निर्भर नहीं करती जितनी कि स्वर पर: स्वर जितना ऊंचा होगा, ध्वनि उतनी ही दूर तक सुनाई देगी।
इंसानों के लिए पानी के नीचे की दुनिया खामोशी की दुनिया है, जहां कोई बाहरी शोर नहीं होता। इसलिए, सबसे सरल ध्वनि संकेतों को पानी के नीचे काफी दूरी पर देखा जा सकता है। एक व्यक्ति 150-200 मीटर की दूरी पर पानी में डूबे धातु के कनस्तर पर झटका, 100 मीटर पर खड़खड़ाहट की आवाज और 60 मीटर पर घंटी की आवाज सुनता है।
पानी के अंदर उत्पन्न होने वाली ध्वनियाँ आमतौर पर सतह पर अश्रव्य होती हैं, जैसे बाहर से आने वाली ध्वनियाँ पानी के भीतर अश्रव्य होती हैं। पानी के नीचे की आवाज़ों को समझने के लिए, आपको कम से कम आंशिक रूप से डूबे रहना चाहिए। यदि आप अपने घुटनों तक पानी में प्रवेश करते हैं, तो आपको एक ऐसी ध्वनि का अनुभव होने लगता है जो पहले नहीं सुनी गई थी। जैसे-जैसे आप गोता लगाते हैं, आयतन बढ़ता जाता है। यह विशेष रूप से तब सुनाई देता है जब सिर डुबोया जाता है।
सतह से ध्वनि संकेत भेजने के लिए, आपको ध्वनि स्रोत को कम से कम आधा पानी में नीचे करना होगा, और ध्वनि की ताकत बदल जाएगी। पानी के भीतर कान से दिशा निर्धारित करना अत्यंत कठिन है। हवा में, ध्वनि एक कान में दूसरे की तुलना में 0.00003 सेकंड पहले आती है। यह आपको केवल 1-3° की त्रुटि के साथ ध्वनि स्रोत का स्थान निर्धारित करने की अनुमति देता है। पानी के नीचे, ध्वनि को दोनों कानों द्वारा एक साथ समझा जाता है और इसलिए स्पष्ट, दिशात्मक बोध नहीं होता है। अभिविन्यास में त्रुटि 180° हो सकती है।
एक विशेष रूप से मंचित प्रयोग में, लंबे समय तक भटकने के बाद केवल व्यक्तिगत प्रकाश गोताखोर और... खोज ध्वनि स्रोत के स्थान पर गई, जो उनसे 100-150 मीटर की दूरी पर स्थित था। यह नोट किया गया कि लंबे समय तक व्यवस्थित प्रशिक्षण से पानी के नीचे ध्वनि द्वारा काफी सटीक रूप से नेविगेट करने की क्षमता विकसित करना संभव हो जाता है। हालाँकि, जैसे ही प्रशिक्षण बंद हो जाता है, इसके परिणाम शून्य हो जाते हैं।
