Инфразвук: физика и биология Работу выполнила ученица 9 класса Карашской о.о.школы Лунёва Надежда Основные направления Цели: Образовательные 1) изучить природу инфразвука; 2) рассмотреть разновидности инфразвука в воде и на суше, их источники; 3)выявить действие инфразвука на человека. Развивающие: 1) способствовать развитию логического мышления, формированию информационной культуры. Воспитательные: 1)развивать эстетический вкус при оформлении работы. План: 1. Физика инфразвука 2. Инфразвук в океанах 3. Инфразвук на суше и в подземных пустотах 4. Биологическое действие инфразвука Физика инфразвука Инфразвуком называется механическое колебание с частотой менее 20Гц. Естественный инфразвук возникает повсюду – и в море, и на суше. Чаще всего исходной причиной его формирования является ветер. Под землёй инфразвук может формироваться вследствие так называемых микросейсм (микроколебаний пород). Для морских условий следует выделить два основных диапазона инфразвуковых колебаний: а) 1-20Гц, так называемый «быстрый»инфразвук, т.е. продольные колебания частотой до 15-17Гц (порог частного восприятия у людей индивидуален); б) менее 1Гц, включающий в себя колебания двойственной породы: одновременно и поперечные (так называемые микробаромы), и продольные (типичные инфразвуковые). Инфразвук в океанах Принципы возбуждения»быстрого» инфразвука (диапазон 1-20Гц). Источником этого инфразвука в морских условиях является приводный слой атмосферы. Генерация происходит вследствие взаимодействия ветра с взволнованной морской поверхностью. Сущность этого взаимодействия – срыв вихрей в загребневой зоне волн. Такой эффект широко известен в физике – за любым препятствием в потоке воздуха или воды может возникать цепочка вихрей, которые уносятся с потоком. В море частотный диапазон генерируемых колебаний зависит от скорости ветра, параметров волн и ряда других факторов. По имеющимся оценкам, максимум излучения сосредоточен в области 4-8Гц. «Голос моря» Инфразвук иногда порождается морем, в этом случае его называют «голос моря». Образуется он обычно во время шторма в результате периодических сжатий и разрежений воды. Инфразвуковой «голос моря» впервые экспериментально был выявлен В.В.Шулейкиным в 30-е гг. прошлого века. Физическая интерпретация эффекта была предложена Н.А.Андреевым. Инфразвуковая волна, так же как и звук слышимого нами диапазона, распространяется в воде почти в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Поэтому различные морские жители, способные воспринимать «голос моря», - медузы, ракообразные, морские блохи и др. – задолго до наступления шторма чувствуют его приближение. Биологическим источником инфразвука являются китообразные. Зарегистрирована интенсивность их «выкриков» в стрессовых ситуациях до 135дБ. Инфразвук на суше и в подземных пустотах В условиях города возникновение «быстрых» инфразвуковых колебаний преимущественно обусловлено эффектами, аналогичными морским, т.е. взаимодействием ветра с препятствиями. Только здесь, в отличии от штормового моря, препятствия неподвижны – это городские сооружения. В условиях гор препятствиями являются сами горы. В метеорологической литературе известен специальный термин – «горные подветренные волны». Диапазон частот этих волн включает как «сверхмедленные» колебания (менее 1 Гц), так и «быстрый» инфразвук (более 1 Гц). Основной интерес у метеорологов вызывают «сверхмедленные» колебания, поскольку они свидетельствуют о некоторых процессах. В частности, горные подветренные волны проявляются в структуре облачности. Это для метеорологов очень важная информация. А вот «быстрый» инфразвук в горах практически не изучается. Хотя он, может быть, более важен для людей, чем уточнённые прогнозы погоды. Биологическое действие инфразвука Действие инфразвука сравнительно низкой интенсивности изучалось и на животных, и на человеке. Так, группа под руководством проф. Н.И.Карповой в 1973г. Проводила эксперименты по действию инфразвука частотой 10 Гц и уровнем 136 дБ на организм практически здоровых мужчин в возрасте от 20 до 25 лет с нормальным слухом при 15минутной экспозиции. Обнаружено существенное изменение слуховой чувствительности. Обнаружены существенные изменения в периферическом кровообращении. Сразу же после начала облучения возрастала частота сердечных сокращений в среднем на 11 ударов в минуту, а величина кровотока увеличивалась на 2022% в сравнении с исходными данными. Максимальное артериальное давление увеличивалось незначительно, минимальное же – в среднем на 9-11мм. Характер сосудистых изменений свидетельствовал о выраженной наклонности к расширению сосудов. Биологическое действие инфразвука Выявлены патологические изменения со стороны центральной нервной системы и внутренних органов при опытах на белых крысах, которых облучали инфразвуком с уровнем давления 165дБ на частоте 10Гц.Продолжительность облучения – до 50мин.Установленно появление дистрофических изменений в отдельных отделах головного мозга. Учитывая прямые и косвенные экспериментальные данные, можно сделать вывод, что инфразвуковые колебания в морских условиях являются одним из важнейших факторов, существенно влияющих на самочувствие и работоспособность людей. Биологическое действие инфразвуковых колебаний из диапазона частот менее 1Гц преимущественно сводится к появлению признаков морской болезни со всеми сопутствующими изменениями в центральной нервной системе и внутренних органах.