|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
DZIECIĘCE LABORATORIUM NAUKOWE
Słuchanie oceanu Laboratorium naukowe dla dzieci
Katalog / Laboratorium Naukowe dla Dzieci Zapewne zwróciłeś uwagę: w odniesieniu do mórz, oceanów słowo „tajemnica” jest używane równie często, jak w odniesieniu do przestrzeni. To nie przypadek. Eksploracja oceanów jest bardzo, bardzo trudna. I choć wiedza o tym elemencie nieustannie się gromadzi, to i dziś jest jeszcze wiele niezrozumiałych. Jakie są trudności? Rzeczywiście, z pokładu statku badawczego można spuścić instrumenty na dowolną głębokość i określić skład wody morskiej, zasolenie, prędkość i temperaturę prądów. Kamery telewizji głębinowej pomagają monitorować życie mieszkańców morza. Są też batyskafy, w których można schodzić na duże głębokości. Wszystko to jest tak. Ale morze jest zmienne. A jeśli tak zwane prądy stacjonarne, dzień po dniu, rok po roku, podążające w tym samym kierunku i na tej samej głębokości, są naprawdę stosunkowo łatwe do zbadania, to co z zaburzeniami wody, które pojawiają się i znikają w ciągu kilku godzin? Jak badać podwodne wiry pierścieniowe, generujące według naukowców cyklony lub antycyklony zmieniające pogodę na całym świecie? W końcu po prostu nie ma czasu, aby je „poczuć”, sondując instrumentami głębi. Nawet śledzenie ruchu ławic ryb w celu wydawania jasnych poleceń statkom rybackim nie jest łatwe i kosztowne. Aby to zrobić, konieczne jest utrzymanie prawie całej floty powietrznej, a jej skuteczność nie jest tak duża, ponieważ oścież można wykryć z powietrza tylko na stosunkowo małej głębokości. Dlatego od dłuższego czasu naukowcy poszukiwali metody, która umożliwiłaby uzyskanie szczegółowego i pełnego obrazu zjawisk zachodzących w morzu, a nie tylko fragmentarycznych danych uzyskanych w miejscach opuszczania przez statki badawcze przyrządów pomiarowych . Oczywiście najbardziej kuszące byłoby oświetlanie słupa wody jakimś rodzajem promieniowania, tak jak aparat rentgenowski prześwietla betonowe panele domów, ukazując na kliszy fotograficznej wszystkie ich wady. Ale w wodzie promienie rentgenowskie zanikają, zanim przepłyną kilkanaście metrów. Fale radiowe zanikają równie szybko. Więc radar pod wodą byłby ślepy. Promienie światła również szybko się rozpraszają. Dźwięk pozostaje... Eksperci od dawna wiedzą, że dźwięk przemieszcza się w wodzie na znaczne odległości. Ale czy nadaje się do użytku w lokalizatorze podwodnym?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy z Instytutu Fizyki Ogólnej Akademii Nauk ZSRR przeprowadzili następujący eksperyment: na podwodnej części statku badawczego zamocowano emiter dźwięku - masywny metalowy cylinder z dwiema pokrywami membranowymi i wewnątrz elektromagnesem . Generator napięcia o częstotliwości akustycznej został podłączony do uzwojeń elektromagnesu i statek wyszedł w morze.
Czas minął. Statek płynął coraz dalej, a hydrofon zainstalowany w pobliżu brzegu pewnie odbierał jego sygnał. Nawet 400 kilometrów odległości prawie nie osłabiło nici dźwiękowej łączącej statek z brzegiem - hydrofon nadal wyraźnie odbierał dźwięk emitera. Okazało się, że w pobliżu wybrzeża możliwy jest odbiór dźwięku echa procesów zachodzących w morzu i tysiące kilometrów od hydrofonu. Próbowali to zrobić, ale po wysłuchaniu sygnałów hydrofonu, które w innym eksperymencie były rejestrowane przez magnetofon przez kilka dni z rzędu, naukowcy odkryli coś, czego nie można było rozszyfrować: chaotyczną mieszankę wszystkich możliwych dźwięków, od infra -niski do ultrawysokiego, pojawił się na taśmie magnetycznej. Żaden komputer nie pomógłby zrozumieć takiego dźwiękowego bałaganu. Stało się jasne, że słuchanie morza jest daremne. Musisz go sondować, po prostu sonduj swoim własnym dźwiękiem, tak jak robi to lokalizator. Jednak bezpośrednia zasada działania lokalizatora nie była odpowiednia dla fizyków. Zapewne wiesz, że lokalizator wysyła sygnały radiowe w niebo i wychwytuje ich odbicie. Można przypuszczać, że ławica ryb w wodzie jest również w stanie odbić sygnał dźwiękowy, który na nią spadł – jej gęstość różni się od gęstości wody. Ale pierścieniowy wir lub przepływ najprawdopodobniej nie odbija dźwięku lub odbija go bardzo słabo. W końcu woda to woda i nie ma znaczenia, czy dźwięk jest nieruchomy, czy porusza się. Dlatego postanowili rozdzielić emiter dźwięku i hydrofon w odległości kilkudziesięciu kilometrów. Obliczono, że zakłócenia wody lub tej samej ławicy, która pojawiła się między nimi, choć trochę, uniemożliwią rozchodzenie się dźwięku w wodzie, zniekształcą jego amplitudę lub fazę. Aby zapobiec przedostawaniu się obcych sygnałów do wzmacniacza hydrofonu, postanowili zbudować filtr bardzo precyzyjnie dostrojony do częstotliwości emitera dźwięku. Następnie trzeba było pomyśleć o pełnym schemacie dźwiękowego sondowania morza. I tutaj fizycy przede wszystkim przypomnieli sobie efekt Dopplera. Prawdopodobnie doświadczyłeś tego efektu więcej niż raz. Pamiętaj: kiedy pociąg zbliża się do stacji, jego dźwięk jest wyższy niż wtedy, gdy przejeżdżał. Dzieje się tak, ponieważ na początku prędkości dźwięku i pociągów sumują się, dźwięk leci szybciej, a jego częstotliwość dla nieruchomego obserwatora staje się wyższa. Wtedy prędkość pociągu jest już odjęta od prędkości dźwięku. Jego częstotliwość maleje. Dla szerokopasmowego odbiornika audio, jakim jest nasze ucho, nie ma to znaczenia. Ale jeśli jest dostrojony tylko do częstotliwości tuby, tak jak hydrofon jest dostrojony do częstotliwości nadajnika, to nie będzie słychać ani wyższych, ani niższych częstotliwości. Dlatego postanowili zainstalować emiter dźwięku na dnie morza, nieruchomo, a nie na statku, który swoim ruchem mógłby zmieniać częstotliwość.
Jeden hydrofon do dokładnej analizy to, jak rozumowali naukowcy, za mało. Aby pokryć jak najwięcej przestrzeni, odbiorniki dźwięku potrzebują co najmniej kilkudziesięciu. Wtedy będzie można nie tylko zarejestrować ławicę ryb czy wir pierścieniowy, ale także monitorować ich ruchy. Oznacza to, że będzie można stworzyć pewien przestrzenny obraz zaburzeń w morzu i dowiedzieć się, co spowodowało te zakłócenia. Długo można opowiadać, jak przygotowywano sprzęt do eksperymentu - w hydrofony wbudowano specjalne przedwzmacniacze, zdolne zarówno słyszeć słabe sygnały, jak i nie „ogłuszać” zbyt silnych, jak szukano sposobów ich ochrony od ciśnienia wody i korozji, jak wybrali najciekawszy z punktu widzenia nauki odcinek morza... Było wiele trudności w przygotowaniach. Czekali na naukowców podczas eksperymentu. Po zanurzeniu emitera dźwięku i pięćdziesięciu hydrofonów na wspólnym kablu na dno morza i włączeniu wszystkich urządzeń, zamiast oczekiwanego sygnału, badacze zobaczyli na ekranie oscyloskopu pięćdziesiąt sygnałów o różnych fazach – wszystkie hydrofony nie współpracować, ale poza kolejnością. Powód okazał się prosty: aby wszystkie hydrofony działały, jak mówią, zgodnie, odległość od każdego z nich do emitera dźwięku musi być taka sama. Wtedy wszystkie sygnały dotrą do nich w jednej fazie. Ale przecież kabla nie da się ułożyć idealnie równo na głębokość stu metrów, z dokładnością do mikrona. To, jak spadnie na dno, jest kwestią przypadku. A jednak hydrofony udało się zmusić do pracy w jednej uprzęży. Fizycy wyrównali fazy z bardzo dużą dokładnością, opracowując specjalne elektroniczne urządzenia do zmiany fazy. A teraz stacjonarny tor – tak eksperci nazwali swój podwodny lokalizator dźwięku – już dostarcza informacji. Teraz teoretycy to analizują, szukają wzorców, które pozwolą dokładnie określić, co oznacza to czy tamto zniekształcenie sygnału, jakiemu zjawisku w morzu odpowiada. W przyszłości naukowcy myślą o zainstalowaniu takich tras na wszystkich morzach i oceanach. I najwyraźniej czas, kiedy będą mieli znacznie mniej tajemnic, nie jest odległy. Autor: A.Fin
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Aparat słuchowy, który czyta z ust nawet przez maskę ▪ Mózg ma wbudowany system redukcji szumów ▪ Kompaktowa wersja Supercharger dla miasta
▪ sekcja serwisu Zasilacze. Wybór artykułu ▪ artykuł Henry'ego Millera. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Czy był ptak, który wyglądał jak dodo? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Ornitoza, psittacosis. Opieka zdrowotna ▪ artykuł Rodzaje biopaliw. Drewno. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Najpierw czerwony, potem biały. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony