Изучение илфразвукового диапазона упругих колебаний
продолжается. И по мере продвижения здесь науки вперед расширяется
область практического применения этих колебаний.
Начнем наш обзор с приборов, созданных для регистрации <голосов моря>
инфразвукового диапазона. Такими приборами (приемниками) оборудуются
береговые станции, их можно встретить и на кораблях. Назначение у них
везде одно и то же - своевременно предупредить о штормовой погоде.
Устройства, основанные на приеме инфразвуковых волн, предупреждают и о
более грозной опасности - цунами.
Устройство для предсказания штормов и цунами состоит из набора
резонаторов инфразвуковых частот и прибора фиксации отдельных
колебательных составляющих. В Советском Союзе и за рубежом для
штормового прогнозирования разработаны чувствительные инфразвуковые
приемники звука в воде и воздухе. В Англии, например, с помощью
подводных приемников удалось предсказать шторм, когда он был еще на
расстоянии 3000 километров от берега.
В Московском университете на кафедре биофизики создан бионический
аппарат для предупреждения о штормах и бурях. Инфразвуковые волны
улавливаются рупором, затем после усиления в шаровом резонаторе
колебания поступают на пьезоэлектрическую пластинку, где они
преобразуются в переменное электрическое напряжение. Усиленные
электрические сигналы подаются к чувствительному индикатору -
микровольтметру. Рупор с резонатором устанавливается на палубе судна или
на берегу, остальная аппаратура - в закрытом помещении. Рупор вращается
в горизонтальной плоскости и с помощью обратной связи останавливается в
направлении прихода наиболее мощных инфразвуковых волн. Прибор фиксирует
сигналы о наступлении шторма за 15 часов, то есть задолго до
предсказаний самого чувствительного барометра.
Сильные подводные толчки возбуждают необычайно большой длины колебания
океана. Длина волн цунами от гребня до гребня достигает сотен и даже
тысяч километров. В глубоководных районах они распространяются со
скоростью более тысячи километров в час и способны проделать огромный
путь. Высота волн - от гребня до впадины - обычно не превышает одного
метра. По мере приближения к берегу на мелководье скорость волн
снижается, а энергия колебания остается прежней. Поэтому быстро
возрастает высота - до 10, а иногда, в особенно изрезанных местах
побережья, до 50 метров и более. Обрушиваясь на берег, такие волны
сметают все на своем пути.
Для предупреждения подобных грозных явлений существует служба цунами. В
1964 году, когда на юге Аляски происходило сильное землетрясение,
сахалинская служба цунами дважды объявляла для Курильских островов
состояние тревоги. Первое предупреждение о возможном появлении
гигантских морских волн было передано на остров через 10 минут, после
того как Южно-Сахалинская сейсмическая станция зарегистрировала сильные
подземные толчки и установила, что эпицентр землетрясения находится в
районе Аляски. В настоящее время создаются автоматизированные системы по
упреждающему определению возникновения цунами.
Однажды береговые посты Японии приняли сигнал из точки океана в трехстах
километрах от Токио. Японские ученые снарядили в этот район экспедицию.
Она прибыла туда, передала несколько сообщений и... пропала. Все поиски
никаких результатов не дали. Оказывается, судно попало в район
извергающегося подводного вулкана. Этот трагический елучай подсказал еще
одно практическое применение сверхдальнего распространения звука, с
помощью которого можно предсказывать появление катастрофических волн
цунами. Ведь извержение подводного вулкана или подводные землетрясения,
порождающие цунами, одновременно рождают и мощную звуковую волну,
которая движется со скоростью в десять раз большей, чем огромный вал
воды.
На том же принципе регистрации упругих колебаний ннфразвукового
диапазона работают сейсмографы - приборы, чутко прислушивающиеся к тому,
что происходит в недрах Земли. А чтобы их чувствительность была как
можно выше, их располагают глубоко под землей, оберегают от колебаний,
которые могли бы исказить картину <внутренней жизни> планеты.
Инструментальные наблюдения за тем, что происходит в недрах Земли,
вносят весомый вклад в развитие относительно молодой науки сейсмологии,
значение которой непрерывно возрастает и в теоретическом и в
практическом плане, а практический план - это прежде всего разработка
надежных методов прогнозирования землетрясений, наносящих огромный ущерб
народам, живущим в так называемых сейсмических районах. Гибнут люди,
уничтожаются плоды их труда.
Хорошо служат упругие колебания инфразвукового диапазона разведчикам
недр - геологам, геофизикам, изучающим строение Земли.
Инженеры и технологи тоже пытаются использовать для своих нужд
инфразвук. Так, например, уже создан инфразвуковой прибор,
предназначенный для измерения количества жидких, сыпучих и кусковых
материалов в машинах и аппаратах химической технологии в условиях
невесомости, при волнении, вспенивании, кипении жидкости, то есть в тех
случаях, когда применение других методов невозможно или нежелательно.
Миллионами тонн исчисляется ежегодная добыча строительного щебня. Сама
технология его производства проста, однако большую трудность
представляет ' промывка - очистка известняка от глины, песка и других
посторонних примесей. Чем чище щебень, тем прочнее бетон. На помощь
пришел инфразвук. В Малиновском карьере вместо корыта с лопастями
установлена наклонная труба. Она собрана из коротких металлических
бочкообразных секций. Волнообразные колебания рабочего органа устройства
вызываются инфразвуком. Амплитуду колебания оператор устанавливает в
зависимости от вида сырья. При этом частоту очистки можно довести до
идеальной. Процесс промывки непрерывный. Производительность установки -
сто кубометров щебня в час. Инфразвуковой агрегат можно столь же
эффективно применять в металлургической, химической и других отраслях
промышленности.
Сотрудники Ленинградского института инженеров железнодорожного
транспорта создали оригинальную виброустановку для формовки изделий из
металла, железобетона, цемента. Раньше жесткие условия работы резко
снижали срок службы вибротехники. Поэтому встала задача по созданию
принципиально новой схемы передачи колебаний. Это удалось сделать,
применив инфразвук. Он увеличил вибрацию платформы в несколько раз. В
отличие от давно применявшихся вибрационных устройств генератор
колебаний теперь обособлен и может быть укрыт, что делает агрегат
практически бесшумным.
А вот какое применение инфразвуку совсем недавно нашли музыканты. В
симфоническом концерте, состоявшемся в конце 1978 года в Большом зале
Ленинградской филармонии имени Д. Д. Шостаковича, впервые в истории
симфонической музыки был использован музыкальный инструмент, излучающий
инфразвук. Как уже упоминалось, человек не воспринимает звуки, частота
которых ниже 20 герц. Тем не менее инфразвук воздействует на человека,
вызывая своеобразные эмоциональные состояния. Именно это свойство
инфразвука решил использовать композитор Б. Тищенко в своей 4-й
симфонии.
Специально изготовленный необычный музыкальный инструмент назвали
инфрагеном. Принципиально он устроен так же, как любой другой духовой
инструмент. Но, для того чтобы получить столь низкий (11 герц) звук,
была использована длинная, около восьми метров, труба, соединенная с
поршнем. Четыре мощных аккорда симфонии, сопровождавшихся инфрагеном,
оказали эмоциональное воздействие на слушателей, окрасив мелодию
дополнительными оттенками. Любители симфонической музыки это особенно
прочувствовали во второй части.
Безусловно, что дальнейшее изучение и исследование звуков инфразвукового
диапазона будут открывать все новые и новые области их применения,
способствуя техническому прогрессу в различных отраслях науки и техники.
"Звук, ультразвук, инфразвук" автор: И.Г. Хорбченко, Издательство
"Знание" Москва 1986 год.