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어린이 과학 실험실
바다를 듣고 어린이과학실
당신은 아마 주의를 기울였을 것입니다. 바다, 바다와 관련하여 "미스터리"라는 단어는 우주와 관련하여 자주 사용됩니다. 이것은 우연이 아닙니다. 해양 탐사는 매우 매우 어렵습니다. 그리고 이 요소에 대한 지식이 지속적으로 축적되고 있지만 오늘날에도 여전히 이해할 수 없는 부분이 많이 있습니다. 어려움은 무엇입니까? 실제로, 연구 선박의 보드에서 기기를 어떤 깊이로든 낮출 수 있으며 바닷물의 구성, 염분, 속도 및 해류의 온도를 결정할 수 있습니다. 심해 텔레비전 카메라는 바다 주민의 삶을 모니터링하는 데 도움이 됩니다. 당신이 깊은 곳으로 내려갈 수있는 바스 스카프도 있습니다. 이 모든 것이 그렇습니다. 그러나 바다는 변할 수 있습니다. 그리고 날마다, 해마다, 같은 방향과 같은 깊이를 따라가는 이른바 정지류가 비교적 연구하기 쉽다면 몇 시간 안에 발생했다가 사라지는 물의 교란은 어떻습니까? 과학자들에 따르면 전 세계의 날씨를 변화시키는 사이클론 또는 안티 사이클론을 생성하는 링 수중 와류를 조사하는 방법은 무엇입니까? 결국, 깊이 도구로 조사하면서 "느끼는" 시간이 없습니다. 어선에 명확한 명령을 내리기 위해 물고기 떼의 움직임을 추적하는 것조차 쉽지 않고 비용이 많이 듭니다. 이렇게하려면 거의 전체 항공 함대를 유지해야하며 상대적으로 얕은 깊이에서만 공중에서 잼을 감지 할 수 있기 때문에 그 효과는 그리 크지 않습니다. 따라서 과학자들은 오래전부터 연구선이 측정기를 내린 지점에서 얻은 단편적인 데이터가 아니라 바다에서 일어나는 현상을 상세하고 완벽하게 파악할 수 있는 방법을 찾아왔다. . 물론 X-레이 기계가 집의 콘크리트 패널을 통해 빛나서 사진 필름에 모든 결함을 보여주는 것처럼 어떤 종류의 방사선으로 물기둥을 비추는 것이 가장 유혹적일 것입니다. 그러나 물에서는 X선이 XNUMX미터를 이동하기 전에 사라집니다. 전파도 마찬가지로 빨리 쇠퇴합니다. 따라서 수중 레이더는 눈이 멀 것입니다. 광선도 빠르게 소멸됩니다. 소리가 남아요... 전문가들은 소리가 물 속에서 상당한 거리를 이동한다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다. 그러나 수중 로케이터에 사용하기에 적합합니까?
이 질문에 답하기 위해 소련 과학 아카데미의 일반 물리학 연구소의 과학자들은 다음 실험을 설정했습니다. 연구 선박의 수중 부분에 소리 방출기가 고정되었습니다. 내부에 두 개의 멤브레인 덮개와 전자석이있는 거대한 금속 실린더 . 가청 주파수 전압 발생기가 전자석 권선에 연결되었고 배는 바다로 나갔습니다.
시간이 지났습니다. 배는 점점 더 멀리 갔고 해안 근처에 설치된 수중 청음기는 자신있게 신호를 받았습니다. 400km의 거리조차도 배와 해안을 연결하는 사운드 스레드를 거의 약화시키지 않았습니다. 수중 청음기는 여전히 이미 터의 소리를 명확하게 수신했습니다. 해안 근처에서 수중 청음기에서 바다와 수천 킬로미터에서 발생하는 과정의 소리 에코를 수신하는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다. 그들은 이것을 시도했지만 또 다른 실험에서 테이프 레코더에 의해 며칠 동안 연속으로 녹음 된 수중 청음 신호를들은 후 과학자들은 해독 할 수없는 것을 발견했습니다. 즉, 인프라에서 가능한 모든 소리의 혼란스러운 혼합입니다. -저~초고, 자기테이프에 등장. 어떤 컴퓨터도 그런 혼란스러운 사운드를 이해하는 데 도움이 되지 않습니다. 바다의 소리를 듣는 것이 무의미하다는 것이 분명해졌습니다. 로케이터가 하는 것처럼 자신의 소리로 조사하면 됩니다. 그러나 로케이터가 작동하는 직접적인 원리는 물리학자에게 적합하지 않았습니다. 로케이터가 무선 신호를 하늘로 보내고 반사를 포착한다는 것을 알고 계실 것입니다. 물 속의 물고기 떼는 그 위에 떨어진 소리 신호를 반사할 수도 있다고 가정할 수 있습니다. 그 밀도는 물의 밀도와 다릅니다. 그러나 환형 와류 또는 흐름은 소리를 반사하지 않거나 매우 약하게 반사할 가능성이 높습니다. 물은 결국 물이고, 그것이 가만히 있든 움직이든 소리에는 아무런 차이가 없습니다. 따라서 그들은 수십 킬로미터 떨어진 거리에서 소리 방출기와 수중 청음기를 분리하기로 결정했습니다. 계산은 물의 섭동 또는 그들 사이에 나타난 동일한 물고기 떼가 적어도 약간은 소리가 물에서 전파되는 것을 방지하고 진폭 또는 위상을 왜곡한다는 것입니다. 그리고 외부 신호가 수중 청음기 증폭기에 들어가는 것을 방지하기 위해 그들은 소리 방출기의 주파수에 매우 정밀하게 맞춰진 필터를 내장하기로 결정했습니다. 그런 다음 바다 소리의 완전한 계획에 대해 생각해야했습니다. 그리고 여기서 물리학자들은 우선 도플러 효과를 기억했습니다. 이 효과를 두 번 이상 경험했을 것입니다. 기억하세요: 기차가 역에 접근할 때 기차가 지나갈 때보다 신호음이 더 큽니다. 이것은 처음에는 소리와 기차의 속도가 합산되고 소리가 더 빨리 날아가고 고정된 관찰자에 대한 주파수가 더 높아지기 때문입니다. 그런 다음 기차의 속도는 이미 소리의 속도에서 뺍니다. 빈도가 감소하고 있습니다. 우리 귀와 같은 광대역 오디오 수신기의 경우에는 중요하지 않습니다. 그러나 수중 청음기가 발신기의 주파수에 맞춰져 있는 것처럼 혼의 주파수에만 맞추면 더 높은 주파수도 더 낮은 주파수도 들리지 않습니다. 따라서 그들은 움직임에 따라 주파수를 변경할 수있는 선박이 아니라 움직이지 않는 바다 바닥에 사운드 이미 터를 설치하기로 결정했습니다.
과학자들이 추론한 것처럼 정확한 분석을 위한 하나의 수중 청음기로는 충분하지 않았습니다. 가능한 한 많은 공간을 커버하려면 음향 수신기가 최소한 수십 개가 필요합니다. 그러면 물고기 떼나 환형 와류를 등록할 수 있을 뿐만 아니라 움직임을 모니터링할 수도 있습니다. 즉, 바다의 교란에 대한 특정한 공간적 그림을 만들고 이러한 교란의 원인을 찾는 것이 가능할 것입니다. 실험 장비가 어떻게 준비되었는지 오랫동안 알 수 있습니다. 수중 청음기에 특수 프리 앰프가 내장되어 약한 신호를들을 수 있고 너무 강한 신호에서 "귀가 들리지"않을 수 있으며 보호 방법을 찾은 방법을 알 수 있습니다. 수압과 부식에서 과학의 관점에서 가장 흥미로운 것을 선택한 방법, 바다의 한 부분 ... 준비에 많은 어려움이있었습니다. 그들은 실험 중에 과학자들을 기다렸다. 소리 방출기와 일반 케이블의 수중 청음기 XNUMX개를 바다 밑바닥에 담그고 모든 장치를 켠 후 예상 신호 대신 연구원들은 오실로스코프 화면에서 위상이 다른 XNUMX개의 신호를 보았습니다. 모든 수중 청음기는 그렇지 않았습니다. 함께 일하지만 순서가 없습니다. 그 이유는 간단하다는 것이 밝혀졌습니다. 모든 수중 청음기가 일제히 작동하려면 각각에서 소리 방출기까지의 거리가 동일해야합니다. 그런 다음 모든 신호가 한 단계로 그들에게 올 것입니다. 그러나 결국 케이블은 미크론의 정확도로 XNUMXm 깊이까지 완벽하게 고르게 놓일 수 없습니다. 바닥으로 떨어지는 방법은 우연의 문제입니다. 그럼에도 불구하고 수중 청음기는 한 팀에서 작동하도록 관리되었습니다. 물리학자들은 특수 전자 위상 편이 장치를 개발하여 매우 높은 정확도로 위상을 정렬했습니다. 이제 고정 트랙(전문가들이 수중 사운드 로케이터라고 부르는 방식)은 이미 정보를 제공하고 있습니다. 이제 이론가들은 이것을 분석하고 신호 왜곡이 무엇을 의미하는지, 바다에서 어떤 현상에 해당하는지 정확히 결정할 수 있는 패턴을 찾고 있습니다. 미래에 과학자들은 모든 바다와 바다에 그러한 경로를 설치하려고 생각하고 있습니다. 그리고 분명히 그들이 훨씬 적은 비밀을 갖게 될 때가 멀지 않았습니다. 저자: 에이핀
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