تشير الموجات دون الصوتية، والمعروفة أيضًا باسم الصوت منخفض التردد أو، في بعض الأحيان بشكل غامض، دون سرعة الصوت (واصف لعبارة "أقل من سرعة الصوت")، إلى موجات صوتية ذات ترددات أقل من العتبة النموذجية للسمع البشري، والتي يتم تعريفها عمومًا على أنها 20 هرتز وفقًا لمعيار ANSI/ASA S1.1-2013. مع انخفاض التردد، تنخفض الحساسية السمعية البشرية تدريجيًا، مما يستلزم مستوى ضغط صوتي مرتفعًا بدرجة كافية للإدراك دون الصوتي. في حين أن الأذن بمثابة العضو الأساسي لاكتشاف الأصوات ذات التردد المنخفض، فإن شدة الموجات تحت الصوتية المرتفعة يمكن أن تؤدي إلى اهتزازات محسوسة في جميع أنحاء الجسم.
الموجات تحت الصوتية، والتي يشار إليها أحيانًا باسم صوت منخفض التردد أو (أحيانًا بشكل غامض) دون سرعة الصوت (دون سرعة الصوت هي واصف لـ "أقل من سرعة الصوت")، تصف الموجات الصوتية بتردد أقل من الحد الأدنى للسمع البشري (بشكل عام 20 هرتز، كما هو محدد بواسطة معيار ANSI/ASA S1.1-2013). يصبح السمع أقل حساسية تدريجيًا مع انخفاض التردد، لذلك لكي يتمكن الإنسان من إدراك الموجات دون الصوتية، يجب أن يكون ضغط الصوت مرتفعًا بدرجة كافية. على الرغم من أن الأذن هي العضو الأساسي لاستشعار الصوت المنخفض، فمن الممكن الشعور بالاهتزازات تحت الصوتية في أجزاء مختلفة من الجسم عند الشدة العالية.
تُسمى دراسة هذه الموجات الصوتية التحت الصوتية، والتي تشمل ترددات أقل من 20 هرتز، وعادةً ما تصل إلى 0.1 هرتز، وتمتد أحيانًا إلى 0.001 هرتز. يُستخدم طيف التردد هذا في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك مراقبة النشاط الزلزالي والبركاني، ورسم الخرائط الجيولوجية تحت السطح لاستكشاف الصخور والنفط، وفي التشخيص الطبي مثل تخطيط القلب وتخطيط القلب الزلزالي لتحليل ميكانيكا القلب والأوعية الدموية البشرية.
تتميز الموجات فوق الصوتية بقدرتها على التحايل على العوائق بأقل قدر من فقدان الطاقة. في السياقات الموسيقية، يمكن لتقنيات الدليل الموجي الصوتي، التي تتمثل في أعضاء الأنابيب الكبيرة، أو تصميمات مكبرات الصوت المتخصصة لإعادة الإنتاج، مثل خط النقل، أو مكبر الصوت الدوار، أو أنظمة مضخم الصوت التقليدية، أن تولد أصواتًا منخفضة التردد، بما في ذلك تلك التي تقترب من النطاق دون الصوتي. يمكن لمكبرات الصوت الفرعية المصممة خصيصًا لتوليد الموجات دون الصوتية أن تنتج ترددات بأوكتاف أو أقل من مكبرات الصوت التجارية النموذجية، وكثيرًا ما تظهر زيادة في الأبعاد المادية بمقدار عشرة أضعاف.
التاريخ والدراسة
يُعرف بالعالم الفرنسي فلاديمير جافرو باعتباره رائدًا في أبحاث الموجات فوق الصوتية. ظهر اهتمامه الأولي بالموجات فوق الصوتية في عام 1957 داخل منشأة خرسانية كبيرة حيث كان هو وفريقه البحثي يقومون بعملهم. أبلغ الفريق عن تعرضه لنوبات متكررة من الغثيان العميق والمزعج. بعد أسابيع من التكهنات بشأن مسببات الغثيان - مع شك الفريق في البداية في وجود عامل ممرض أو إطلاق أبخرة كيميائية ضارة غير مكتشفة داخل المبنى - حددوا في النهاية "محركًا منخفض السرعة غير محكم الضبط" باعتباره المصدر، الذي كان يولد هذه "الاهتزازات المثيرة للغثيان".
عند محاولة قياس السعة وطبقة الصوت، تفاجأ جافرو وفريقه عندما اكتشفوا أن أجهزتهم لم تسجل أي صوت مسموع. واستنتجوا أن الصوت الناتج عن المحرك يمتلك طبقة صوت منخفضة للغاية بالنسبة للإدراك السمعي البشري، وأن جهاز التسجيل الخاص بهم يفتقر إلى القدرة على اكتشاف مثل هذه الترددات. لم يكن وجود الصوت عند مثل هذه الترددات المنخفضة مفهومًا من قبل، وبالتالي حال دون تطوير معدات الكشف. في النهاية، تم تحديد الصوت المثير للغثيان على أنه موجة تحت صوتية بتردد 7 هرتز، والتي كانت تحفز وضع الرنين داخل مجاري الهواء والهياكل المعمارية للمبنى، وبالتالي تضخيم الصوت بشكل كبير. وبعد هذا الاكتشاف المفاجئ، بدأ الباحثون على الفور الاستعدادات لإجراء تجارب إضافية بالموجات فوق الصوتية في مختبراتهم. تضمنت إحدى التجارب البارزة صافرة تعمل بالموجات فوق الصوتية، تم تصميمها على شكل أنبوب أرغن كبير الحجم. وبالتالي، وبسبب هذا والأحداث المشابهة، فقد أصبح من الممارسات القياسية في البناء المعماري المعاصر فحص وتخفيف الرنين تحت الصوتي داخل التجاويف، ودمج عزل الصوت والمواد التي تمتلك خصائص صوتية متخصصة.
المصادر
يمكن أن تنشأ الموجات دون الصوتية من الظواهر الطبيعية والأنشطة البشرية:
- الظواهر الطبيعية: ينشأ الصوت تحت الصوتي في كثير من الأحيان من الأحداث الطبيعية مثل الطقس القاسي، وأمواج المحيطات، والأمواج الجليدية، والانهيارات الجليدية، والزلازل، والانفجارات البركانية، والشهب النيزكية، والشلالات، وولادة الجبال الجليدية، والشفق القطبي، والنيازك، وأشكال مختلفة من البرق، بما في ذلك البرق في الغلاف الجوي العلوي. تولد التفاعلات غير الخطية لأمواج المحيط أثناء العواصف اهتزازات تحت صوتية منتشرة، تبلغ حوالي 0.2 هرتز، والتي يطلق عليها اسم microbaroms. ويشير برنامج الموجات فوق الصوتية في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) إلى أن المصفوفات دون الصوتية قابلة للنشر لتحديد مواقع الانهيارات الجليدية في جبال روكي ولاكتشاف الأعاصير في السهول المرتفعة قبل عدة دقائق من هبوطها.
- الاتصالات بين الحيوانات: تُعرف أنواع الحيوانات المختلفة، بما في ذلك الحيتان والفيلة وأفراس النهر ووحيد القرن والزرافات والأوكابي والطاووس والتماسيح، باستخدامها الموجات فوق الصوتية في الاتصالات لمسافات طويلة، حيث تتواصل الحيتان لمسافة مئات الأميال. على وجه التحديد، يصدر وحيد القرن السومطري أصواتًا منخفضة تصل إلى 3 هرتز، مما يُظهر أوجه تشابه مع أغنية الحوت الأحدب. يتضمن زئير النمور موجات تحت صوتية بتردد 18 هرتز أو أقل، بينما يقال إن خرخرة القطط تمتد من 20 إلى 50 هرتز. علاوة على ذلك، يُفترض أن الطيور المهاجرة تستخدم الموجات فوق الصوتية التي تحدث بشكل طبيعي، مثل تلك الناتجة عن تدفق الهواء المضطرب فوق سلاسل الجبال، للملاحة. تسهل الموجات فوق الصوتية الاتصالات لمسافات طويلة، خاصة أنها موثقة جيدًا في الحيتان البالينية والفيلة الأفريقية. تتراوح أصوات حوت البالين من 10 هرتز إلى 31 كيلو هرتز، ونداءات الفيل من 15 هرتز إلى 35 هرتز. يمكن أن يكون كلا النوعين من الأصوات مرتفعًا بشكل استثنائي (حوالي 117 ديسيبل)، مما يتيح الاتصال عبر عدة كيلومترات؛ قد تتواصل الأفيال لمسافة تصل إلى 10 كيلومترات (6 ميل)، بينما من المحتمل أن تتواصل بعض الحيتان عبر مئات أو آلاف الكيلومترات. تولد الأفيال أيضًا موجات تحت صوتية تنتشر عبر الأرض، وتكتشفها القطعان الأخرى عن طريق أقدامها، حتى عندما تفصل بينها مئات الكيلومترات. من المحتمل أن تعمل هذه النداءات على تنسيق تحركات القطيع وتسهيل تحديد موقع الشريك.
- المغنون البشريون: يمتلك بعض المطربين، مثل تيم ستورمز، القدرة على توليد نغمات ضمن الطيف دون الصوتي.
- المصادر البشرية: يمكن أن تنشأ الموجات دون الصوتية من الأنشطة البشرية، بما في ذلك طفرات الصوت والانفجارات الكيميائية والنووية، أو من الأجهزة الميكانيكية مثل محركات الديزل، وتوربينات الرياح، ومحولات الطاقة الميكانيكية المصممة لهذا الغرض (على سبيل المثال، جداول الاهتزاز الصناعية). بالإضافة إلى ذلك، فإن تكوينات مكبرات الصوت المحددة قادرة على إعادة إنتاج ترددات منخفضة بشكل استثنائي، بما في ذلك مكبرات الصوت الفرعية لمكبرات الصوت الدوارة واسعة النطاق، جنبًا إلى جنب مع مكبرات الصوت الكبيرة المحملة بالبوق، والمنعكسة الجهير، والمغلقة، ومكبرات الصوت ذات خطوط النقل.
استجابات الحيوانات
من المفترض أن تقوم أنواع معينة من الحيوانات باكتشاف الموجات دون الصوتية المنتشرة عبر الأرض، والتي تتولد عن الكوارث الطبيعية، واستخدامها كآلية للإنذار المبكر. ومن الأمثلة البارزة على ذلك زلزال المحيط الهندي وتسونامي عام 2004، حيث أفادت التقارير أن الحيوانات أخلت المناطق المتضررة قبل ساعات من تأثير التسونامي على السواحل الآسيوية. ومع ذلك، فإن السبب النهائي لا يزال غير مؤكد. تقترح نظريات بديلة أن الموجات الكهرومغناطيسية، وليس الموجات تحت الصوتية، ربما تكون هي التي حرضت على طيران هذه الحيوانات.
تشير الأبحاث التي أجراها جون هاغستروم من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية في عام 2013 إلى أن الحمام الزاجل يستخدم الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد لأغراض ملاحية.
الاستجابات الفسيولوجية للإنسان
يتم تحديد الحد الأدنى التقليدي للإدراك السمعي البشري عند 20 هرتز. ومع ذلك، في ظل الظروف المثالية وبأحجام مرتفعة، يمكن للأفراد تمييز نغمات موجة جيبية نقية منخفضة تصل إلى 12 هرتز. يمكن اعتبار الترددات الأقل من 10 هرتز بمثابة دورات صوتية فردية، مصحوبة بإحساس بالضغط داخل طبلة الأذن.
بدءًا من 1000 هرتز تقريبًا، يتضاءل النطاق الديناميكي للنظام السمعي مع انخفاض التردد. تظهر ظاهرة الضغط هذه بوضوح في خطوط مستوى جهارة الصوت المتساوية، مما يشير إلى أنه حتى الزيادات الطفيفة في مستوى الصوت يمكن أن تحول جهارة الصوت الملموسة من بالكاد يمكن إدراكها إلى وضوحها. عند النظر إلى جانب التباين المتأصل في العتبات السمعية عبر مجموعة سكانية، فإن هذا التأثير يشير ضمنًا إلى أن الصوت منخفض التردد جدًا، غير المسموع لبعض الأفراد، قد يعتبره الآخرون مرتفعًا.
افترضت دراسة معينة أن الموجات دون الصوتية يمكن أن تثير مشاعر الرهبة أو الخوف لدى البشر. علاوة على ذلك، تم الافتراض بأنه نظرًا لعدم اكتشاف الموجات دون الصوتية بشكل واعٍ، فقد تساهم في تصور غامض بين الأفراد بأن هناك أحداث غير عادية أو خارقة للطبيعة تتكشف.
يشير باحث تابع لمختبر علم الأعصاب السمعي بجامعة سيدني إلى تراكم الأدلة التي تشير إلى أن الموجات فوق الصوتية قد تؤثر على الجهاز العصبي البشري من خلال تحفيز الجهاز الدهليزي، وهو تأثير ظهر في النماذج الحيوانية ليكون مشابهًا لدوار الحركة.
ربطت دراسة أجريت عام 2006 تبحث في آثار انبعاثات صوت توربينات الرياح على المجتمعات القريبة، بين الموجات فوق الصوتية المتصورة وأعراض مثل الانزعاج والتعب، والتي تتفاوت باختلاف الشدة، مع الحد الأدنى من الأدلة على التأثيرات الفسيولوجية للموجات فوق الصوتية تحت عتبة الإدراك البشري. ومع ذلك، فقد ربطت الأبحاث اللاحقة الموجات فوق الصوتية غير المسموعة بأحاسيس مثل الامتلاء السمعي، أو الضغط، أو طنين الأذن، واعترفت بقدرتها على تعطيل أنماط النوم. علاوة على ذلك، أشارت التحقيقات الإضافية إلى وجود ارتباطات بين مستويات ضوضاء التوربينات واضطرابات النوم المبلغ عنها ذاتيًا بين السكان القريبين، على الرغم من أن المساهمة الدقيقة للموجات فوق الصوتية في هذه الظاهرة لا تزال غير موضحة بشكل كامل.
في دراسة أجريت في جامعة إيباراكي في اليابان، أفاد الباحثون أن اختبارات مخطط كهربية الدماغ (EEG) أظهرت أن الموجات فوق الصوتية الناتجة عن توربينات الرياح تشكل مصدر إزعاج للفنيين الذين يعملون على مقربة من المناطق المعاصرة واسعة النطاق. الوحدات.
صرح يورغن ألتمان من جامعة دورتموند التقنية، وهو خبير في الأسلحة الصوتية، أنه لا توجد أدلة قوية لإثبات أن الموجات فوق الصوتية هي سبب للغثيان والقيء.
وقد تورطت مستويات ضغط الصوت المرتفعة من مصفوفات مضخم الصوت في العروض الموسيقية في حالات انهيار الرئة، خاصة بين الأفراد على مقربة من مكبرات الصوت، مع زيادة القابلية للملاحظة لدى الأشخاص طويل القامة والنحيف. المدخنين.
في سبتمبر 2009، توفي طالب لندن، توم ريد، بسبب متلازمة الموت المفاجئ لعدم انتظام ضربات القلب (SADS) في ملهى ليلي، بعد أن أفاد سابقًا أن ترددات الجهير الشديدة الصادرة عن مكبرات الصوت في المكان كانت تؤثر على قلبه. وانتهى التحقيق اللاحق بحكم الأسباب الطبيعية، على الرغم من أن بعض المتخصصين افترضوا أن ترددات الجهير ربما كانت بمثابة عامل معجل.
أثبت النقل الجوي عدم فعاليته إلى حد كبير في نقل الاهتزازات منخفضة التردد من محول الطاقة إلى الكائن البشري. على العكس من ذلك، فإن الاقتران الميكانيكي المباشر لمصدر الاهتزاز بجسم الإنسان يمثل سيناريو محتمل الخطورة. نظرًا لقلقه من الآثار الضارة لرحلات الصواريخ على رواد الفضاء، أجرى برنامج الفضاء الأمريكي تجارب اهتزاز. يتضمن ذلك تركيب مقاعد قمرة القيادة على طاولات اهتزازية لنقل "النوتة البنية" والترددات الأخرى مباشرةً إلى المشاركين من البشر. تم الوصول إلى مستويات ضغط الصوت التي تصل إلى 160 ديسيبل عند ترددات تتراوح بين 2 و 3 هرتز. امتد طيف التردد الذي تم اختباره من 0.5 هرتز إلى 40 هرتز. عانى المشاركون من أعراض تشمل الرنح الحركي، والغثيان، والاضطرابات البصرية، وانخفاض أداء المهام، وصعوبات التواصل. يفترض الباحثون أن هذه التجارب تشكل الأساس التأسيسي للأسطورة الحضرية المعاصرة فيما يتعلق بـ "النوتة البنية" وعواقبها الفسيولوجية المزعومة.
يجمع المنشور الذي يحمل عنوان "مراجعة للأبحاث المنشورة حول الضوضاء منخفضة التردد وتأثيراتها" دراسات مكثفة حول التعرض عالي المستوى للأشعة تحت الصوتية في كل من البشر والحيوانات. على سبيل المثال، في عام 1972، أخضع بوريدون 42 شابًا لنغمات 7.5 هرتز عند 130 ديسيبل لمدة 50 دقيقة. لم يثير هذا التعرض أي آثار ضارة تتجاوز النعاس المبلغ عنه ذاتيًا وارتفاعًا طفيفًا في ضغط الدم. بعد ذلك، في عام 1975، قام سلارفي وجونسون بتعريض أربعة مشاركين ذكور لموجات دون صوتية تتراوح من 1 إلى 20 هرتز، لمدة ثماني دقائق، عند مستويات ضغط صوت تصل إلى 144 ديسيبل. ولم يلاحظ أي آثار ضارة، باستثناء الانزعاج الطفيف في الأذن. أسفرت التجارب التي استخدمت الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة على الحيوانات عن تغييرات قابلة للقياس، بما في ذلك التعديلات الخلوية وتمزق جدران الأوعية الدموية.
تم اقتراح الموجات فوق الصوتية كسبب محتمل لوفاة المتنزهين السوفييت التسعة الذين تم اكتشاف وفاتهم في ممر دياتلوف في عام 1959.
معايير الصحة المهنية
الولايات المتحدة: تم تحديد الحد الأقصى لمستويات ضغط الصوت المسموح بها للترددات التي تتراوح من 1 إلى 80 هرتز عند 145 ديسيبل. ويجب ألا يتجاوز مستوى ضغط الصوت التراكمي عبر كافة الترددات 150 ديسيبل.
ظاهرة "Brown Note"
تشير "النغمة البنية" إلى تردد افتراضي فوق صوتي يُزعم أنه قادر على إحداث سلس البراز من خلال توليد رنين صوتي داخل الأمعاء البشرية. أثبتت الجهود التجريبية لإثبات وجود "النوتة البنية" عبر الموجات الصوتية المحمولة جواً عدم نجاحها.
في فبراير 2005، أجرى البرنامج التلفزيوني MythBusters تحقيقًا للتأكد من صحة ظاهرة "النوتة البنية". تضمنت تجاربهم اختبار ترددات منخفضة تصل إلى 5 هرتز ومستويات ضغط الصوت تصل إلى 153 ديسيبل. تضمنت المعدات المستخدمة مضخم صوت يستخدم عادةً في حفلات موسيقى الروك واسعة النطاق، وتم تعديله خصيصًا لتحقيق امتداد محسّن للجهير. فشلت التأثيرات الفسيولوجية المزعومة في الظهور. ونتيجة لذلك، خلص البرنامج إلى أن أسطورة "النوتة البنية" لا أساس لها من الصحة.
تجربة النغمات تحت الصوتية 17 هرتز
في 31 مايو 2003، أجرى باحثون بريطانيون تجربة واسعة النطاق شملت ما يقرب من 700 مشارك. تم تعريض هؤلاء الأفراد لموسيقى مملوءة بمهارة بموجات جيبية تبلغ 17 هرتز، تم إنشاؤها بحجم صوت بالكاد يمكن إدراكه بواسطة مضخم صوت ممتد تم وضعه داخل أنبوب صرف صحي بلاستيكي يبلغ طوله سبعة أمتار. تمت استضافة الحفل التجريبي، المسمى Infrasonic، في غرفة بورسيل—، وهو مكان للأداء داخل مركز ساوث بانك بوسط لندن—. وقد اشتمل الحفل على عرضين، يضم كل منهما أربعة مقطوعات موسيقية متميزة. ومن الجدير بالذكر أن مقطوعتين في كل حفلة موسيقية تتضمنان نغمات 17 هرتز الأساسية.
خلال الحفلة الموسيقية اللاحقة، تم تبادل التحديدات الموسيقية التي تحتوي على نغمة 17 هرتز لمنع أي تحيز في نتائج الاختبار تجاه تركيبة معينة. ظل المشاركون غير مدركين للقطع التي تحتوي على نغمة 17 هرتز الدقيقة القريبة من الصوت. أدى إدخال هذه النغمة إلى نسبة ملحوظة (22٪) من المشاركين الذين أبلغوا عن مشاعر عدم الارتياح أو الحزن أو القشعريرة أو مشاعر عصبية من الاشمئزاز أو الخوف.
وصرح البروفيسور ريتشارد وايزمان، عند تقديم هذه النتائج إلى الجمعية البريطانية لتقدم العلوم، "تشير هذه النتائج إلى أن الصوت منخفض التردد يمكن أن يسبب تجارب غير عادية لدى الأفراد، حتى عندما لا يتم إدراك الموجات فوق الصوتية بشكل واعي. وقد افترض بعض العلماء أن مستويات الصوت هذه قد تكون موجودة في مواقع يُزعم أنها مسكونة بالأشباح، وبالتالي تثير أحاسيس غريبة يعزوها الناس إلى كيانات طيفية - ويؤكد بحثنا هذه الفرضيات.
الارتباط المقترح مع مشاهدات الظهور
يفترض ريتشارد وايزمان، عالم النفس في جامعة هيرتفوردشاير، أن الاهتزازات تحت الصوتية يمكن أن تكون مسؤولة عن الأحاسيس غير العادية التي ينسبها الأفراد غالبًا إلى الأشباح. في عام 1998، تعاون فيك تاندي، وهو ضابط تجريبي ومحاضر غير متفرغ في كلية الدراسات الدولية والقانون بجامعة كوفنتري، مع الدكتور توني لورانس من قسم علم النفس بالجامعة لتأليف بحث بعنوان "أشباح في الآلة"، تم نشره في مجلة جمعية الأبحاث النفسية. اقترح تحقيقهم أن الإشارة تحت الصوتية بتردد 19 هرتز قد تكون مسؤولة عن مشاهدات معينة للأشباح. روى تاندي حادثة، بينما كان يعمل بمفرده في وقت متأخر من الليل في مختبر يُزعم أنه مسكون في وارويك، شعر بقلق شديد ورأى شكلًا رماديًا غير متبلور في رؤيته المحيطية. عند النظر مباشرة إلى الشكل المتصور، اختفى.
وفي اليوم التالي، كان تاندي منهمكًا في العمل على رقائق المبارزة الخاصة به، والتي تم تأمينها بواسطة مقبضها في الرذيلة. على الرغم من عدم وجود اتصال خارجي، بدأ النصل يهتز بشكل متقطع. كشف التحقيق اللاحق أن مروحة الشفاط في المختبر كانت تبث ترددًا قدره 18.98 هرتز، وهي قيمة قريبة بشكل ملحوظ من تردد رنين العين، والذي حددته ناسا بـ 18 هرتز. افترض تاندي أن هذه الظاهرة تفسر تصوره السابق لشخصية شبحية، ويعزو ذلك إلى الوهم البصري الناتج عن رنين مقل عينيه. علاوة على ذلك، فإن أبعاد الغرفة، التي يبلغ طولها نصف الطول الموجي بالضبط مع وضع المكتب في المنتصف، خلقت موجة ثابتة تسببت في اهتزاز الرقاقة.
أجرى تاندي بعد ذلك مزيدًا من الأبحاث حول هذه الظاهرة، وبلغت ذروتها في ورقة بحثية بعنوان الشبح في الآلة. امتدت تحقيقاته إلى عدة مواقع مشهورة بأنها مسكونة بالأشباح، مثل الطابق السفلي لمكتب المعلومات السياحية المجاور لكاتدرائية كوفنتري وقلعة إدنبرة.
منهجيات الكشف والقياس دون الصوتي
قامت وكالة ناسا لانغلي بتصميم وتنفيذ نظام كشف بالموجات فوق الصوتية قادر على إجراء قياسات قيمة دون الصوت في بيئات لم يكن من الممكن الوصول إليها من قبل لجمع مثل هذه البيانات. يشتمل هذا النظام على ميكروفون مكثف إلكتريت، وتحديدًا PCB Model 377M06، الذي يتميز بقطر غشاء 3 بوصة، إلى جانب حاجب أمامي صغير الحجم. يضمن استخدام التكنولوجيا القائمة على الإلكتريت الحد الأدنى من الضوضاء في الخلفية، وذلك بشكل أساسي عن طريق تقليل ضوضاء جونسون الناتجة داخل الأجهزة الإلكترونية المرتبطة، مثل المضخم الأولي.
يتضمن الميكروفون توافقًا عاليًا مع الغشاء، وحجمًا كبيرًا في الحجرة الخلفية، ولوحة معززة مسبقة الاستقطاب، ومضخم صوت أولي عالي المقاومة موجود داخليًا داخل الحجرة الخلفية. إن الزجاج الأمامي، الذي يستفيد من معامل الإرسال العالي للموجات فوق الصوتية عبر الوسائط المختلفة، مصنوع من مادة ذات مقاومة صوتية منخفضة ويمتلك جدارًا بسماكة كافية لضمان السلامة الهيكلية. أثبتت رغوة البولي يوريثان ذات الخلايا المغلقة فعاليتها في هذا التطبيق. سيقوم بروتوكول الاختبار المقترح بتقييم المعلمات الرئيسية بما في ذلك الحساسية، وضوضاء الخلفية، ودقة الإشارة (التشويه التوافقي على وجه التحديد)، والاستقرار الزمني.
يختلف تصميم الميكروفون عن تصميمات أنظمة الصوت التقليدية من خلال دمج الخصائص الفريدة للصوت دون الصوتي على وجه التحديد. أولاً، تعبر الموجات دون الصوتية مسافات واسعة داخل الغلاف الجوي للأرض، ويسهل ذلك الحد الأدنى من امتصاص الغلاف الجوي وقنوات الانكسار، مما يتيح الانتشار عبر انعكاسات متعددة بين سطح الأرض والستراتوسفير. ومن الخصائص الأقل شيوعًا قدرة الاختراق الكبيرة للموجات فوق الصوتية من خلال المواد الصلبة، وهي خاصية تم الاستفادة منها في تصميم وبناء الزجاج الأمامي للنظام.
وبالتالي، يعالج هذا النظام العديد من المتطلبات الأساسية للأجهزة التي تكون مفيدة للتطبيقات الصوتية. أولاً، فهو يشتمل على ميكروفون منخفض التردد يعرض ضوضاء خلفية منخفضة بشكل استثنائي، وبالتالي يسهل اكتشاف الإشارات الدقيقة داخل نطاق تمرير منخفض التردد. ثانيًا، يسمح تصميم الزجاج الأمامي المدمج بالنشر السريع لمجموعة الميكروفون في بيئات ميدانية متنوعة. علاوة على ذلك، يدمج النظام مكون الحصول على البيانات القادر على الكشف في الوقت الفعلي، وتحديد المحامل، وتحليل التوقيع لمصادر التردد المنخفض.
الموجات فوق الصوتية في الكشف عن التفجيرات النووية
تشكل الموجات فوق الصوتية إحدى المنهجيات العديدة المستخدمة للتأكد من حدوث التفجيرات النووية. ويدمج نظام الرصد الدولي (IMS)، المسؤول عن التحقق من الالتزام بمعاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية (CTBT)، شبكة مكونة من 53 محطة تعمل بالموجات فوق الصوتية إلى جانب محطات رصد الزلازل والمحطات الصوتية المائية. تتألف كل محطة دون صوتية لنظام الرصد الدولي من مجموعة من ثمانية أجهزة استشعار ميكروبارومتر ومرشحات فضائية، موزعة على مساحة تتراوح من 1 إلى 9 كيلومتر تقريبًا2. تم تصميم هذه المرشحات الفضائية، التي تتميز بأنابيب مشعة ذات منافذ مدخل موضوعة بشكل استراتيجي، للتخفيف من تقلبات الضغط، مثل اضطراب الرياح، وبالتالي تمكين قياسات أكثر دقة. تتم معايرة المقاييس الدقيقة المستخدمة خصيصًا لاكتشاف الترددات الأقل من 20 هرتز تقريبًا. تُظهر الموجات دون الصوتية، التي تتجاوز أطوالها الموجية تلك الصوتية المسموعة، امتصاصًا منخفضًا للغلاف الجوي، مما يسهل اكتشافها على مسافات كبيرة.
يمكن أن تنشأ الموجات دون الصوتية من مصادر بشرية المنشأ، مثل التفجيرات والأنشطة البشرية الأخرى، أو من الظواهر الطبيعية، بما في ذلك الزلازل وأحداث الأرصاد الجوية الشديدة والبرق. على غرار علم الزلازل الشرعي، لا غنى عن الخوارزميات المتطورة ومنهجيات التصفية لتحليل البيانات المجمعة وتوصيف الأحداث للتأكد بشكل نهائي من حدوث تفجير نووي. يتم نقل البيانات من كل محطة بشكل آمن من خلال روابط اتصال مخصصة للتحليل اللاحق. ولضمان صحة البيانات، يتم تضمين التوقيع الرقمي في البيانات المرسلة من كل محطة.
وتستخدم اللجنة التحضيرية لمنظمة معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية الموجات فوق الصوتية كتقنية مراقبة، مكملة لمراقبة الزلازل والصوت المائي ومراقبة النويدات المشعة في الغلاف الجوي. يُعزى الحدث دون الصوتي الأكثر كثافة الذي سجله نظام الرصد حتى وقت قريب إلى نيزك تشيليابينسك عام 2013، والذي تم اكتشافه بواسطة 20 محطة من محطات النظام. بعد ذلك، أفادت اللجنة أن حجم الموجات دون الصوتية الناتجة عن ثوران هونجا تونغا-هونغا هاباي عام 2022، والتي اكتشفتها جميع المحطات البالغ عددها 53، تجاوز بشكل كبير حجم حدث تشيليابينسك.
الموجات تحت الصوتية في الثقافة الشعبية
يتضمن الإنتاج السينمائي لعام 2017، الصوت، الموجات فوق الصوتية كعنصر سردي محوري.
تُصور حلقة 2020 "Fermata" من المسلسل التلفزيوني الفرنسي البلجيكي Astrid et Raphaëlle الموجات فوق الصوتية، المنبعثة من مولد مخبأ داخل الأرغن الأنبوبي في القاعة الكبرى في Maison de la Radio et de la Musique (الراديو). مقر فرنسا في باريس)، كأداة فتاكة.
تمت الإشارة إلى ظاهرة "تردد الشبح" في الموسم الثالث، الحلقة 4 من المسلسل التلفزيوني *Evil*، وتحديدًا في الحلقة The Demon of the Road، وفي الموسم 23، الحلقة 3 من المسلسل التلفزيوني *NCIS*، في الحلقة التي تحمل عنوان The Sound and the Fury.
المراجع
- قائمة المراجع
- جوندرسن، ب. إريك. كتاب إجابات الفيزياء المفيد. مطبعة الحبر المرئي، 2003.
- تشد، جراهام. الصوت: من الاتصالات إلى التلوث الضوضائي. دوبليداي & الشركة، 1970.
- أوكيف، وكيران، وسارة أنجليس. "الآثار الذاتية للموجات فوق الصوتية في بيئة الحفلة الحية." في CIM04: مؤتمر حول علم الموسيقى متعدد التخصصات. غراتس، النمسا: غراتس أب، 2004، 132-133.
- تم بث البرنامج أكبر عروض ديسكفري على قناة ديسكفري بالهند في الساعة 8:00 مساءً بالتوقيت الهندي القياسي في 7 أكتوبر 2007.
- برنامج NOAA Infrasonics (المؤرشف)
- مختبر لوس ألاموس لرصد الأشعة تحت الحمراء (مؤرشف)
- طاهرة، ماكوتو، ماساهيرو نومورا، يوسيهيرو ساوادا، وكوسوكي كامو. "موجات الجاذبية تحت الصوتية والصوتية الناتجة عن ثوران جبل بيناتوبو في 15 يونيو 1991."
- شمس، قمر أ.، سيسيل ج. بوركيت، توبي كومو (مركز أبحاث لانغلي التابع لوكالة ناسا)، آلان جي. زوكروار (الخدمات والمواد التحليلية)، وجورج ر. ويستروفر (جامعة فيرجينيا كومنولث). "الزجاج الأمامي تحت السطح لقياس الموجات فوق الصوتية الخارجية."