Ультразвук Его применение в биологии и природе

Ультразвук 

Его применение в биологии и природе

  
По своей физической природе ультразвук – это упругие волны, в этом он не отличается от звука. Частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами определяется свойствами человеческого слуха.  
Жидкости и твёрдые тела - хорошие проводники ультразвука, затухание в которых значительно меньше. Например, в воде затухание ультразвука при равных условиях в 1000 раз меньше, чем в воздухе.  
Ввиду малой длины волны ультразвука на характере его распространения сказывается молекулярная структура среды, поэтому, измеряя скорость ультразвука  и коэффициент поглощения, можно судить о молекулярных свойствах вещества. Этими вопросами занимается молекулярная акустика.  
  Первые работы по ультразвуку были сделаны ещё в 19 в. 
Французский учёный Ф. Савар (1830) пытался установить предел по частоте слышимости уха человека; изучением ультразвука занимались ученые Ф. Гальтон, В. Вин, П. Н. Лебедев . 
Существенный вклад был сделан французским физиком П. Ланжевеном (1916), он впервые использовал свойства кварца для излучения и приёма ультразвука для измерениях глубин моря. Г. В. Пирс в США (1925) создал прибор для измерения с скорости и поглощения ультразвука в газах и жидкостях. Советский учёный  
С. Я. Соколов в 1928 положил начало ультразвуковой дефектоскопии металлических изделий, предложив использовать ультразвук для обнаружения трещин, раковин и др. дефектов в твёрдых телах.  

    Первые работы по ультразвуку были сделаны ещё в 19 в. Французский учёный Ф. Савар (1830) пытался установить предел по частоте слышимости уха человека; изучением ультразвука занимались ученые  
Ф. Гальтон (1883), В. Вин (1903), П. Н. Лебедев (1905).  
     Существенный вклад был сделан французским физиком П. Ланжевеном (1916), который впервые использовал свойства кварца для излучения и приёма Ультразвука при обнаружении подводных лодок и измерениях глубин моря. Г. В. Пирс в США (1925) создал прибор для измерения с большой точностью скорости и поглощения ультразвука в газах и жидкостях. Р. Вуд (США) (1927) добился рекордных для своего времени интенсивностей Ультразвук в жидкости, наблюдал ультразвуковой фонтан и исследовал влияние Ультразвук на живые организмы.     Советский учёный С. Я. Соколов в 1928 положил начало ультразвуковой дефектоскопии металлических изделий, предложив использовать ультразвук для обнаружения трещин, раковин и др. дефектов в твёрдых телах.

Так, возникающие при сравнительно небольших интенсивностях ультразвука механические колебания частиц производят своеобразный микро-массаж тканей, способствующий лучшему обмену веществ и лучшему снабжению тканей кровью и лимфой. Но повышение интенсивности ультразвука может привести к механическим разрушениям клеток и тканей, или к перегреву биологических структур, ведь при поглощении ультразвука в биологических объектах происходит преобразование акустической энергии в тепловую.    

Ультразвук  в биологии 

При действии ультразвука на биологические объекты в облучаемых органах и тканях на расстояниях, равных половине длины волны, могут возникать разности давлений от единиц до десятков атмосфер. Столь интенсивные воздействия приводят к разнообразным биологическим эффектам, физическая природа которых определяется совместным действием механических, тепловых и физико-химических явлений, сопутствующих распространению ультразвука в среде. Биологическое действие ультразвука, то есть изменения, вызываемые в структурах биологических объектов при воздействии на них ультразвука, определяется интенсивностью ультразвука и длительностью облучения, и может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на жизнедеятельность организмов. 

  
ультразвуковые волны,   издаваемые летучей мышью  

Ультразвук  в природе 

• Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают  при этом ртом или носовым отверстием чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 -5 см от головы животного давление соответствует в слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным молотком. Эхо своих сигналов летучие мыши способны воспринимать при давлении в 10000 раз меньше, чем у испускаемых сигналов. При этом летучие мыши могут обходить при полете препятствия даже в том случае, когда на эхолокационные сигналы накладываются ультразвуковые помехи. Подковоносы могут ориентироваться и с помощью только одного уха. Они способны компенсировать даже частотный сдвиг между испускаемыми и отражёнными сигналами, обусловленный эффектом Доплера (при приближении к предмету эхо является более высокочастотным, чем посылаемый сигнал). Понижая во время полёта эхолокационную частоту таким образом, чтобы частота отражённого ультразвука оставалась в области максимальной чувствительности их «слуховых» центров, они могут определить скорость собственного перемещения.
• У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор ультразвуковых помех, «сбивающий со следа» летучих мышей, преследующих этих насекомых.
• Не менее умелые навигаторы — козодои. Населяют они горные пещеры Латинской Америки — от Панамы на северо-западе до Перу на юге и Суринама на востоке. Самый большой подарок природы — это способность козодоев к эхолокации. Живя в кромешной тьме,они, тем не менее, приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щёлкающие звуки, свободно улавливаемые и человеческим ухом (их частота оклоо7 000 Герц). Звук щелчка отражается от стен подземелья, разных выступов,  и воспринимается чуткой птицей.
• Ультразвуковую эхолокацию в воде прекрасно освоили китообразные.