Эхолокация
Эхолокация (эхо и лат. locatio — «положение») — способ, при помощи которого положение объекта определяется по времени задержки возвращений отражённой волны. Если волны являются звуковыми, то это звуколокация, если радио — радиолокация.
История
[править | править код]Открытие эхолокации связано с именем итальянского естествоиспытателя Ладзаро Спалланцани. Он обратил внимание на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно тёмной комнате (где оказываются беспомощными даже совы), не задевая предметов. В своём опыте он ослепил несколько животных, однако и после этого они летали наравне со зрячими[1]. Коллега Спалланцани Луи Жюрин провёл другой опыт, в котором залепил воском уши летучих мышей, — и зверьки натыкались на все предметы. Отсюда учёные сделали вывод, что летучие мыши ориентируются по слуху[2]. Однако эта идея была высмеяна современниками, поскольку ничего большего сказать было нельзя — короткие ультразвуковые сигналы в то время ещё было невозможно зафиксировать[3].
Впервые идея об активной звуковой локации у летучих мышей была высказана в 1912 году Х. Максимом. Он предполагал, что летучие мыши создают низкочастотные эхолокационные сигналы взмахами крыльев с частотой 15 Гц[3].
Об ультразвуке догадался в 1920 году англичанин Х. Хартридж, воспроизводивший опыты Спалланцани. Подтверждение этому нашлось в 1938 году благодаря биоакустику Д. Гриффину и физику Г. Пирсу. Гриффин предложил название эхолокация (по аналогии с радиолокацией) для именования способа ориентации летучих мышей при помощи ультразвука[3].
Эхолокация у животных
[править | править код]Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг, в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов. Наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов ластоногих (тюлени), птиц (гуахаро, саланганы и др.).
Происхождение эхолокации у животных остаётся ясным; вероятно, она возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин океана. Вместо световой волны для локации стала использоваться звуковая[3]. Данный способ ориентации в пространстве позволяет животным обнаруживать объекты, распознавать их и даже охотиться в условиях полного отсутствия света, в пещерах и на значительной глубине. Летучая мышь, например, издает сотни сигналов в секунду. При помощи эхолокации в ее голове выстраивается модель пространства, в котором она находится. Благодаря этому летучие мыши могут вычислять скорость передвижения добычи, направление ее полета, а также форму и размер[источник не указан 289 дней].
Среди членистоногих эхолокация обнаружена только у ночных бабочек совок.[4]
Человек в некотором роде тоже использует эхолокацию: услышав звук в помещении, человек может определить приблизительный объём помещения, мягкость стен и т. п.
Техническое обеспечение эхолокации
[править | править код]
Эхолокация может быть основана на отражении различных сигналов — радиоволн, ультразвука и звука. Первые эхолокационные системы направляли сигнал в определённую точку пространства и по задержке ответа определяли её удалённость при известной скорости перемещения данного сигнала в данной среде и способности препятствия, до которого измеряется расстояние, отражать данный вид сигнала. Обследование участка дна таким образом при помощи медных слуховых труб.
Во время Первой мировой войны в связи с налетами дирижаблей на Великобританию для предупреждения о налетах на побережье были построены акустические зеркала — бетонные блоки вогнутой полусферической формы, которые были способны уловить звук двигателей дирижабля раньше, чем это может сделать человеческое ухо. Они концентрировали и усиливали звуковые волны, которые перенаправлялись в микрофоны, расположенные в передней части зеркал[5][6].
Сейчас используются различные технические решения с одновременным использованием сигналов различной частоты, которые позволяют существенно ускорить процесс эхолокации.
См. также
[править | править код]- Радар
- Сонар (гидролокатор)
- Эхолот
- Дефектоскоп
- Ультразвуковое исследование
Примечания
[править | править код]- ↑ Наблюдения Спалланцани изложены в следующей брошюре: Lettere sopra il sospetto di un nuovo senso nei pipistrelli dell'abate Lazzaro Spallanzani ... con le risposte dell'abate Antonmaria Vassalli. — Torino: Nella Stamperia Reale, 1794.
- ↑ Цитата на французском языке: «l’organe de l’ouïe paroît suppléer à celui de la vue pour la découverte des corps, & fournir à ces animaux des sensations differentes pour diriger leur vol, & laur faire éviter les obstacles qui pourroient s’y présenter» из статьи Peschier. Extrait des expériences de Jurine sur les Chauve-Souris qu’on a privé de la vue (фр.) // Journal de physique, de chimie, d'histoire naturelle et des arts : magazine. — 1798. — Vol. 3. — P. 145—148.
- ↑ 1 2 3 4 Морозов В. П. Занимательная биоакустика. Изд. 2-е, доп., перераб. — М.: Знание, 1987. — 208 с. + 32 с. вкл. — С. 30-36
- ↑ Лапшин Д. Н. (2005). Эхолокационная система бабочек (отв. ред. Н. А. Тамарина). Архивная копия от 3 августа 2007 на Wayback Machine — М.: Наука. 206 c.
- ↑ Акустические зеркала: как в Великобритании с помощью бетонных локаторов спасались от боевых дирижаблей
- ↑ Звукоулавливатели и зенитные прожектора
Библиография
[править | править код]- Сергеев Б.Ф. Живые локаторы океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 150 с.
- Гриффин Д. Р. Эхо в жизни людей и животных. Пер. с англ. К. Э. Виллер. Под ред. М. А. Исаковича. — М.: Физматгиз, 1961. — 110 с.
- Короткин И. М., Нефедов П. М. Исторический очерк развития отечественного эхолотостроения. — Л.: Изд. 9 НИИ МО СССР, 1985.
 | В другом языковом разделе есть более полная статья Animal echolocation (англ.). |
 |
|---|
