Kas yra aidas? Kodėl jo nereikėtų maišyti su rezonansu ir kaip žmonės panaudoja iš gyvūnų pasiskolintą genialią echolokacijos sistemą? (Video)

Kad apsaugotų Dzeusą, viena Olimpo kalno nimfa įvilioja Herą į spastus. Suvokusi, kad pakliuvo į pinkles, įsiutusi Hera pasmerkia nimfą visą likusį gyvenimą kartoti paskutinius žodžius, kuriuos ji išgirdo bet kuriame pokalbyje. Ši nimfa buvo praminta Echo (liet. aidas).

Kai stovite ant kalvos ar viduryje didžiulio miško ir sušunkate savo vardą, po nedidelės pauzės galite išgirsti jį pasikartojantį. Tiesa, kiekvienas pasikartojimas yra vis mažiau girdimas. Šis pasikartojantis, tačiau silpstantis garsas vadinamas aidu.

Aidas yra garsas, kuris sugrįžta į savo šaltinį tarsi bumerangas. Tam, kad sugrįžtų į savo šaltinio vietą, garso ar šviesos banga turi arba palikti pėdsakus erdvėje, kurie primena parabolę (lenkta šviesos trajektorija, keliaujanti aplink Saulę, kurią veikia Saulės gravitacija, kaip nurodoma Bendrojo reliatyvumo teorijoje) arba paprasčiausiai atsispindėti nuo paviršiaus. Aidas ir yra garso bangų atspindys nuo objektų, esančių netoli šaltinio.

Tačiau jeigu aidas tėra paprasčiausias garso atspindys, kodėl mes jo negirdime mažuose kambariuose, kuriuose yra dar daugiau paviršių, nuo kurių garsas gali atsispindėti? Viskas priklauso nuo to, kaip žmogaus smegenys suvokia garsą.

Kad atsispindintį garsą išgirstume aiškiai, garsas turi būti pakankamai stiprus – bei po nedidelės pauzės sugrįžti atgal. Minėta pauzė yra proporcinga atstumui tarp garsą atspindinčio paviršiaus ir jo šaltinio bei klausytojo.

Mūsų klausomieji aparatai yra ausys, esančios galvos šonuose. Išleidus garsą, žmogaus ausis negali atskirti suvokiamo garso nuo originalaus garso, jei pauzė trunka mažiau nei vieną dešimtąją sekundės dalį.

Jei garsas oru sklinda apytiksliai 340 metrų per sekundę greičiu, tada bendras atstumas, kurį jis nukeliauja pirmyn ir atgal per 0,1 sekundės yra 34 metrai. Tai reiškia, kad garsą atspindintis objektas turi būti nutolęs mažiausiai 17 metrų atstumu, kad atskirtume šaltinio išleistą garsą nuo atsispindėjusio garso – tai yra nuo aido. Jeigu aidas sugrįžta per 1 sekundę, objektas, nuo kurio atsispindėjo garsas, yra už 170 metrų, o jeigu aidas sugrįžta po 2 sekundžių – vadinasi, objektas yra už 340 metrų. Ir taip toliau.

Aido nereikėtų painioti su rezonansu, kuris taip pat yra garso atspindys. Tačiau didžiausias skirtumas tarp aido ir rezonanso yra tai, kad pastarasis yra atspindima banga, kuri sugrįžta per mažiau nei 0,1 sekundės. Tai reiškia, kad garsą atspindintys objektai yra arti garso šaltinio, tai yra, nutolę mažiau nei per 17 metrų.

Rezonansas iš tiesų yra išeinančio ir sugrįžtančio garso bangos, susimaišiusios į vieną prailgintą bangą. Tai galima aiškiai pastebėti, kai dainuojate mažame vonios kambaryje arba jūsų sportbačiai cypia tuščioje krepšinio salėje.

Taigi, priežastis, dėl kurios aido negirdime mažose patalpose yra ta, kad garsas sugrįžta per mažiau nei 0,1 sekundės dalį – arba objektai, atspindintys garsą, yra arčiau nei už 17 metrų.

Rezonansą taip pat galima išgirsti tuščiame bute. Dar viena priežastis, dėl kurios jūs negirdite aido namie yra ta, kad mediniai baldai ar minkšti paviršiai ne atspindi garsą, o jį tiesiog sugeria.

Kad galėtų orientuotis tamsoje, šikšnosparniai bei jūrų žinduoliai – tokie kaip delfinai – naudoja echolokaciją. Šikšnosparniai tai daro kad išvengtų kliūčių, net tokių mažų, kaip vienas plaukas – o taip pat kad aptiktų ir pagautų skraidančius vabzdžius. Jie objekto kryptimi paskleidžia itin aukšto dažnio garso bangas, kurios nėra girdimos žmonėms, bet kurios atsispindi ir sugrįžta atgal.

Šie sutvėrimai turi neįtikėtinai jautrią klausą, kuria sugeba užfiksuoti atsispindėjusias garso bangas. Atspindėtas aidas šikšnosparniams leidžia susidaryti objekto trimatį vaizdą. Aidas turi būti garsus ir trumpalaikis, kad spėtų atsispindėti ir sugrįžti prieš išleidžiant kitą garsą.

Žmonės atkartojo šią genialią echolokacijos sistemą kurdami laivus ir povandeninius laivus su sonaro technologija. Tiesa, kai kurie žmonės patys pamėgino pasitelkti išlavintus pojūčius ir echolokaciją. Tai ypač pasakytina apie neregius, kurie naudoja echolokaciją orientavimuisi aplinkoje.

Vieno iš juslių pagerėjimas praradus kitą yra pakankamai dažnas reiškinys. Taip yra todėl, kad neuronų grandinė, atsakinga už klausos, regos ir uoslės stimulo jutimą, yra suspausti vienoje nedidelėje erdvėje. Mūsų smegenys yra pakankamai taupios, todėl kai svarbios jutimų grandinės tampa nebenaudojamos, netoliese esančios grandinės prisijungia nebenaudojamas ir jas panaudoja – dėl ko pagerėja atitinkama funkcija.

Kalbant apie aklumą, nebenaudojama regos žievė yra panaudojama fonetiniam ir lytėjimo stimulams pajusti.

Pavyzdžiu šiuo atveju galėtų būti Danielis Kishas, kuris susidūrė su tinklainės vėžiu ir prarado regėjimą dar kūdikystėje. D.Kishas išmoko orientuotis aplinkoje naudojant echolokaciją, leisdamas greitus spragsinčius garsus, kurie atsispindi nuo arti jo esančių objektų. Dar būdamas mažu berniuku mėgino nuspėti savo ūgį lipdamas į medžius ir leisdamas šiuos trumpus aukštų dažnių garsus ir klausydamasis, kai jie atsispindi nuo žemės.

Ilgainiui jis išmoko važinėti dviračiu, nuspėdamas atstumą iki bortelių naudodamasis echolokacija. Sekdami jo pavyzdžiu, dauguma neregių sekė jo pėdomis ir pasitelkė panašius spragsinčius garsus, kad orientuotųsi aplinkoje. Dabar jis moko kitus neregius orientuotis naudojant echolokaciją, kaip daro jis pats.