Ультразвуковые колебания
Механические волны с частотой колебания, большей 20000 Герц, не воспринимаются человеком как звук. Их называют ультразвуковыми волнами или ультразвуком. Ультразвук сильно поглощается газами и во много раз слабее-твердыми веществами и жидкостями. Поэтому ультразвуковые волны могут распространяться на значительные расстояния только в твердых телах и жидкостях.
Источниками ультразвука могут быть естественные явления, насекомые и животные, а также искусственные устройства-генераторы ультразвука.
Приемниками ультразвука могут быть клетки и органы насекомых и животных, а также искусственные регистрирующие устройства-датчики. Естественным источником ультразвука может быть: шум ветра, водопады, морской прибой.
Ультразвук влияет на живые организмы, он может разрушать клетку или стимулировать ее жизненные процессы.
Уничтожает различных болезнетворных бактерий, в мощном ультразвуковом поле погибают такие стойкие бактерии как туберкулезная палочка, разрушается яд дифтерийных микробов. Действие ультразвука на человека: поражение нервного и суставного аппарата; функциональные изменения нервной и сердечно-сосудистой систем.
На высоких и ультразвуковых частотах (от 5 до 30 кГц) может быть создан перегрев внутренних органов вплоть до смертельно высоких температур, ожоги тканей и их обезвоживание. В свое время Роберт Кох предсказал: “Когда-нибудь человечество вынужденно будет расправляться с шумом столь же решительно, как оно расправляется с холерой и чумой”.
На Руси храмовый перезвон способен противостоять вспышкам эпидемиологических заболеваний. Таким способом оповещали округу, боролись с бактериями и микробами. Создаваемые колоколом неслышимые ухом вибрации ультразвукового диапазона выше 25 кГц способны воздействовать на возбудителей
инфекционных болезней и способны повышать иммунитет. Звуки (100 Гц-20 кГц) увеличивают капиллярный кровоток и лимфоток, а от (40-100 Гц) успокаивает психику.
Ультразвук оказывает негативное влияние на растения, замедляя их рост. Ультразвук оказывает положительное воздействие на воздушные микроорганизмы, ускоряя их рост.
При высокой интенсивности ультрафиолетовых лучей он плохо действует на организм: разрушает клетки, разрушает эритроциты, угнетает клетки дыхательных путей, разрушает витамин С в молоке.
Мощный поток ультразвуковых волн взрывает живую клетку, и она разваливается на части. Если звуковая энергия мала, то звук оказывает информационное действие.
У растений нет нервной системы, однако росянка и мимоза реагируют на сильный звук. Так росянка складывает лист, как если бы там было насекомое. Причина этого-давление, производимое сильным звуком.
В зависимости от мощности ультразвуковых колебаний и их длительности воздействия на организм, оно может быть стимулирующим, тормозящим и смертельным. Так при интенсивности звука от 5 до 6 Вт/см2, частотой 380 кГц в течение двух минут в воде бассейна погибали все растения и животные-циклопы, дафнии, диатомовые водоросли, коловратки-мелкие пиявки, крупные водоросли. Раковины оказывались продырявленными, клетки сами разорваны. Однако, яйца аскарид устойчивы к действию ультразвука. На семена ультразвук действует стимулирующе при частоте 710 кГц и интенсивности 12 Вт/см2. Ультразвук может переносить энергию, намного большую, чем звуковые волны.
Ещё одно важное свойство ультразвука заключается в том, что сравнительно просто осуществляется его направленное излучение.
Всё это позволяет широко использовать ультразвук в техники, медицине, биологии и т. д.
Свойства ультразвука используются:
- в эхолоте- приборе для определения глубины моря;
- в ультразвуковом локаторе для определения расстояния до препятствия;
- летучие мыши действуют по принципу ультразвукового локатора и хорошо ориентируются в темноте;
- совершенный ультразвуковой локатор имеют дельфины;
- используют для ускорения самых различных технологических процессов (например: приготовления растворов, отмывка деталей, дубления кож и т. д.);
- сильное дробящее действие ультразвуковых колебаний используется для приготовления суспензий, состоящих из распыленных частиц твердого тела в жидкости, и эмульсий-взвесей мелких капелек одной жидкости в другой;
- для обнаружения дефектов в металлических деталях;
- используется для стимуляции прорастания семян;
- в косметологии используется для чистки лица;
- отпугивает грызунов;
- применяют для стерилизации пищевых продуктов, изготовления вакцин и дезинфекцирующих средств;
- в медицине: УЗИ, терапия, разрушение различного рода новообразований;
- в биологии, в химической промышленности.
Защита от ультразвуковых колебаний
Для защиты от ультразвука применяют следующие меры:
Полное исключение контакта человека с телом или веществом, по которому распространяется ультразвук;
Применение звукоизолированных экранов;
Размещение ультразвуковых установок в специальных помещениях;
Для людей, работающих с ультразвуком, периодические медосмотры, временный перевод на другую работу.
Инфразвуковые колебания
Колебания с частотами менее 16 Гц называются инфразвуковыми. Инфразвук широко распространен в природе. Основные источники инфразвуковых колебаний природного происхождения: ураганы, штормы, цунами, извержения вулканов, землетрясения, сильные грозы и молнии, водопады.
Техногенные источники инфразвука: автомобильный и железнодорожный транспорт, трамваи, воздушный транспорт (самолеты, вертолеты), движущиеся части больших машин, турбин, большие вентиляторы и кондиционеры, работающие на малых оборотах, звуковоспроизводящая аппаратура с использованием низкочастотных динамиков.
Инфразвук оказывает раздражающее действие на психику человека и животных, вызывает ощущения вибрации грудной и брюшной стенок, нарушение ритма дыхания, закладывание и давление в ушах, головную боль, головокружение, тошноту, затруднение при глотании, модуляцию речи, тремор рук, озноб, ощущение необъяснимого страха и беспокойства, сменяющееся чувством усталости, утомления, вялости и рассеянности.
Человеческий организм высоко чувствителен к инфразвуку. Воздействие его происходит не только через слуховой анализатор, но и через механорецепторы кожи. Под воздействием инфразвука, нервные импульсы нарушают согласованную работу различных отделов нервной системы.
Особенно неблагоприятен инфразвук частотой 2-15 Гц, вызывая в человеке резонансные явления. При этом возникают болезненные ощущения в груди, животе, пояснице и некоторых мышцах.
В одном из домов на юго-западе Москвы поменяли лифт, после чего большинство жильцов начало испытывать постоянные головные боли, нарушение сна. Оказывается работающий механизм лифта являлся источником неблагоприятного диапазона инфразвука, а шахта лифта его усиливала как резонатор.
Подобный эффект знаком и вулканологам, шум лавы тоже генерирует инфразвук, вызывающий страх и желание спрятаться.
В 1929 году в театре “Лирик” в Лондоне ставили драму и хотели создать у зрителей особые эмоции. Известный физик Роберт Вуд предложил им акустический эффект. Низкочастотная волна звука, испускаемая органной трубой, вызвала чудовищный резонанс: дрожали стекла, звенели люстры, сотрясалось все здание, публику охватил ужас, началась паника-спектакль был сорван.
В диапазоне 7-13 Гц звучит природная “волна страха”, излучаемая тайфунами, землетрясениями и извержениями вулканов, побуждая все живое покидать очаги стихийных бедствий. При помощи этого инфразвука человека можно довести до самоубийства.
Звук с частотой между 7 и 8 Герцами чрезвычайно опасен. Теоретически такой, достаточно мощный звук может разорвать все внутренние органы.
7 Гц-это средняя частота альфа ритмов мозга, и этот инфразвук может вызвать эпилептические припадки. Собственная частота колебаний тела человека составляет 8-15 Гц. И когда наступает резонанс с инфразвуком, амплитуда микро судорог увеличивается в десятки раз. Человек этого не понимает, т. к. инфразвук не слышен. И в организме при мощном воздействии разрываются внутренние органы, капилляры и сосуды.
Ученые исследовали влияние на космонавтов рокота двигателей и обнаружили, что низкие частоты при силе звука до 155 дБ сбивали дыхание, вызывали головную боль, кашель, а если звук был еще сильнее, то впадали в буйство и не хотели лететь в космос.
Воздействие инфразвука на животных аналогично действию на человека. В промышленном животноводстве крупный рогатый скот подвергается значительным инфразвуковым воздействиям, которые, на ряду со слышимыми звуками, создаются двигателями, компрессорами, электродойками. Нет сомнения, что инфразвук оказывает отрицательное влияние на молокоотдачу и на многие физиологические функции сельскохозяйственных животных.
Некоторые морские животные задолго узнают о приближении бурь. Объясняется это их способностью слышать недоступные человеку звуки очень низких частот, которые возникают благодаря трению волн о воздух. Такая способность есть у медуз.
За несколько часов до сильнейшего Ашхабадского землетрясения змеи выползли из нор и заполонили улицы города, собаки за несколько минут до удара выбежали из домов на улицу, иногда схватив грудных младенцев.
Аномально ведут себя и другие животные. Во время страшного цунами в 2004 году в Индонезии и Таиланде погибли десятки тысяч жителей, но среди трупов людей не было трупов животных. Все они, от мыши до слона, заблаговременно ушли в горы, и погибли те животные, которые были привязаны или находились в помещениях. Инфразвук распространяется быстрее, чем морские волны, это и предупреждает животных о катастрофе.
Благодаря этому инфразвук используют:
- для определения места сильных взрывов;
- дает возможность предсказания цунами;
- для исследования верхних слоев атмосферы, свойств водной среды;
- для создания инфразвукового оружия, позволяющего минимизировать материальные и человеческие потери, позволяет управлять человеком, лишает его способностей к боевым действиям и сопротивлению, так как действует на психику человека, порождает страх и панику;
- в настоящее время инфразвук начинают медленно использовать в медицине, в основном при лечении рака (удаление опухолей), в микрохирурги глаза (лечение заболеваний роговицы), в России в первые лечение инфразвуком роговицы глаза применили в Российской детской клинической больнице;
Защита от инфразвука может осуществляться в самом источнике возникновения, по пути распространения, в ограждаемом помещении.
В первом случае снижение интенсивности инфразвука достигается изменением режима работы устройства и его конструкции; звукоизоляцией источника; поглощением звуковой энергии при помощи глушителей; индивидуальные средства защиты; медицинская профилактика. Повышение жесткости колеблющихся конструкций.
Расстояние от установок источника инфразвука до населенных мест должно быть не менее 300 метров.
