Poznajmy ultradźwięki i infradźwięki

Ultradźwięki to fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek. Za granicę uważa się 20 kHz, choć dla większości ludzi granica ta jest znacznie niższa. Niektóre zwierzęta mogą emitować i słyszeć ultradźwięki, np. pies, szczur, delfin, wieloryb czy nietoperz.

Zastosowania ultradźwięków

Ultradźwięki dzięki małej długości fali pozwalają na uzyskanie dokładnych obrazów przedmiotów. Urządzenie, które umożliwia obserwację głębin morskich to sonar. Jego zastosowanie to lokalizacja wszystkich obiektów zanurzonych w wodzie. Sonary wykorzystywano w okrętach podwodnych.

Ultradźwięki znajdują także zastosowanie w medycynie. Za pomocą urządzenia generującego i rejestrującego fale ultradźwiękowe (ultrasonograf) można uzyskać obraz narządów wewnętrznych.
Więcej w artykule: zastosowanie ultradźwięków w medycynie.

Ultradźwięki pozwalają też na pomiar odległości przy pomocy dalmierza ultradźwiękowego, w zakresie od 1 do 10 m. Jeżeli wykorzysta się silne źródło ultradźwięków, to mogą one niszczyć, rozgrzewać niektóre materiały, co pozwala na obróbkę powierzchniową wytwarzanych przedmiotów (obróbka ultradźwiękowa).

Ultradźwięki były też stosowane w pamięciach rtęciowych we wczesnych komputerach w latach pięćdziesiątych XX w.

Ultradźwięki w naturze

Ultradźwięki są również wykorzystywane przez istoty żywe. Niektóre nietoperze posiadają specjalny narząd wytwarzający ultradźwięki oraz bardzo duże i sprawne uszy. Są one zdolne do wykrywania owadów latających w absolutnych ciemnościach (ćmy). Niektóre owady bronią się przed atakiem nietoperza dzięki zdolności do detekcji pochodzących od niego ultradźwięków. Ten mały ssak tuż przed atakiem wysyła w kierunku ofiary specjalną skupioną wiązkę promieniowania, aby zwiększyć precyzję pomiaru odległości. Jeżeli owad usłyszy taki dźwięk, natychmiast składa skrzydła i spada na ziemię, dzięki czemu nietoperz nie może go już odnaleźć.

Ultradźwięki wykorzystują również walenie. Wieloryby czy kaszaloty używają ich do echolokacji analogicznie do łodzi podwodnych, dzięki czemu mogą namierzać ławice swoich ofiar.

Jednak najdoskonalszy zmysł echolokacji posiadają delfiny. Na ich głowach umieszczony jest specjalny rezonator pozwalający na bardzo precyzyjne generowanie strumienia ultradźwięków. Jednocześnie ogromne mózgi delfinów są w stanie przetworzyć uzyskane w ten sposób dane w trójwymiarowy model otoczenia. Badania nad tymi niesamowitymi ssakami wykazały, że poprzez ultradźwięki postrzegają one swoje środowisko z taką precyzją jak my widzimy nasz świat oczami odbierającymi światło. Jednak delfiny są w stanie nie tylko dostrzec wszystko wokół siebie, ale również mogą zajrzeć do wnętrza innych istot. Ssaki te wykorzystują swoje zdolności podczas polowania. Mogą odnaleźć ukryte pod piaskiem zwierzęta. Niektórzy biolodzy uważają, że delfiny wykorzystują silne ultradźwięki również do ogłuszania swoich ofiar.

Infradźwięki – fale dźwiękowe niesłyszalne dla człowieka, ponieważ ich częstotliwość jest za niska, aby odebrało je ucho.

Pojęcie infradźwięków

Infradźwięki to z fizycznego punktu widzenia wszystkie dźwięki poniżej progu słyszalności tj. 20 Hz. Jest to trochę nieścisłe twierdzenie, gdyż przy dostatecznie wysokich poziomach ciśnienia akustycznego infradźwięki odbierane są przez ucho i układ przedsionkowy. W niektórych opracowaniach górna granica infradźwięków wynosi 16 Hz. Ostatecznie ta rozbieżność została uporządkowana poprzez wprowadzenie odpowiednich norm:
· według polskiej normy PN-86/N-01338 infradźwiękami nazywamy dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwościowe zawarte jest w zakresie od 2 Hz do 16 Hz,
· według ISO 7196 infradźwiękami nazywamy dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwościowe zawarte jest w zakresie od 1 Hz do 20 Hz.

Zgodnie z normą PN-86/N-01338, w odniesieniu do infradźwięków sztucznego pochodzenia, wprowadzono pojęcie hałasu infradźwiękowego oraz hałasu niskoczęstotliwościowego.

Charakterystyka

Infradźwięki mają bardzo dużą długość fali - powyżej 17 m, przez to słabo tłumione mogą rozchodzić się na znaczne odległości. Drugim problemem jest ich słabe tłumienie poprzez ekrany akustyczne.

Źródła

Źródła infradźwięków można podzielić na naturalne i sztuczne:
· naturalne:
o wulkany,
o grzmoty,
o silny wiatr,
o trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne),
o duże wodospady,
· sztuczne:
o pojazdy samochodowe (głównie ciężkie, a także samoloty, helikoptery),
o przemysł (sprężarki tłokowe, pompy próżniowe i gazowe, wieże wiertnicze, turbodmuchawy),
o eksplozje,
o drgania mostów,
o urządzenia chłodzące i ogrzewające powietrze,
o wieże chłodnicze,
o rurociągi,
o głośniki.
Infradźwięki są też wykorzystywane przez słonie i wieloryby do komunikacji na duże odległości.

Oddziaływanie

Badanie nad oddziaływaniem infradźwięków zostały prowadzone głównie na zwierzętach, z tego względu nie jest dokładnie poznany wpływ infradźwięków na człowieka. Wiele opracowań wskazuje, przy narażeniu na wysokie poziomy infradźwięków mogą wystąpić: poczucie ucisku w uszach, dyskomfortu, nadmiernego zmęczenia, senności oraz zaburzenia sprawności psychomotorycznej i funkcji fizjologicznych a nawet apatii i depresji. Jednak nie ma wiarygodnych badań wskazujących na szkodliwość występujących w życiu codziennym źródeł infradźwięków. Dopiero narażanie na bardzo wysoki poziom takiego typu hałasu może być niebezpieczne dla zdrowia.