ظاهرة الصدى للكائنات الحية وأهميتها
ظاهرة الصدى للكائنات الحية وأهميتها، سوف نتحدث اليوم عن ظاهرة الصدى هي واحدة من الظواهر الطبيعية التي جذبت انتباه الشخص القديم بسبب الوحدة التطبيقية التي عاشوا فيها منذ العصور القديمة، لكن الاهتمام بهذه الظاهرة بدأ يتلاشى بمرور الوقت بسبب الاكتظاظ في أنحاء مختلفة من العالم.
محتويات المقال
[ عرض ]
الصوت
- إنها موجات غير مرئية وغير ملموسة تنتج عن تأثيرها مما أدى إلى إطلاقها، وتمتد في المساحة المجاورة لمصدر الصوت تمامًا في جميع الاتجاهات.
- الموجات الصوتية لها جاذبية تختلف من موجة إلى أخرى، ويختلف تأثيرها من متوسط إلى متوسط (صلب، ماء، هوائي)، تختلف الكائنات الحية في آلية استقبال هذه الموجات وفقًا للنظام السمعي في كل واحدة منها.
- على سبيل المثال، قد يسمع الشخص أصواتًا لا يسمعها أي كائن آخر، أو قد تسمع نملة أصواتًا لا يستطيع الشخص سماعها، كل حسب نظام السمع الخاص به وآلية تجميع مستقبلات السمع وقدراته.
- تتكون الأذن البشرية في شكلها الخارجي من عدة مسارات منحنية بدرجة معينة، وهذا الشكل الخاص يسمح لها بجمع الموجات الصوتية التي تصل إليها وإنشاء مسار لهذه الموجات حتى تدخل الأذن.
- بعد ذلك، ترسل الأذن الداخلية رسالة إلى الدماغ مع مؤثر يحفز الدماغ على إرسال رسالة تشير إلى أنه من خلال تشغيل مستقبلات الأذن الداخلية للقيام بعملها، فإنها تحلل هذه الموجات الصوتية المتقطعة.
- والتي تشكل معًا شريحة صوت له معنى في دماغ الإنسان يترجمه. كما ذكرنا سابقًا، تختلف شدة الصوت من متوسط إلى آخر.
- إذا افترضنا أن هناك قضيبًا حديديًا ضربناه وبسطح حديدي بنفس القوة، فإن الصوت الناتج عن هذه العملية على الرغم من حقيقة أن الطرق والوسائل كانت بنفس القوة ستنتج أصوات مختلفة في شدتها في الوسط المائي حول شدتها في وسط صلب.
- وبالتالي سنسمع صوتًا أعلى في الماء من صوت في وسط صلب اعتمادًا على سرعة وانتشار الموجات جهوري.
- بما أن الصوت هو موجات، فمن الواضح أننا يجب أن نعرف أن له خصائص الأمواج مثل صدى الصوت.
الصوت كوسيلة تواصل
- يستخدم الصوت كوسيلة للتواصل بين الكائنات الحية على سبيل المثال، يطرد الشخص الهواء من الرئتين بكميات معينة ويصطدم بالحبال الصوتية أثناء خروجهم.
- مما يؤدي إلى اهتزاز اتهم وتشكيل موجات مختلفة تغادر الفم حتى يتم نطق الحروف، كما أنها تستخدم عند الحيوانات في عمليات التزاوج والدعوة والقتال بينهما، لأن الصوت الكبير يسبب الخوف لدى الطرف الآخر.
استخدامات الصوت
- تختلف مجالات استخدام الصوت في العديد من الصناعات، يتم استخدامه في المجتمع العلمي لدراسة تأثير الاهتزازات على الموصلية الكهربائية والتسبب فيما يعرف باسم اضطراب في الإشارات الكهربائية.
- بالإضافة إلى مدى تأثير الصوت على المعادن المختلفة أثناء النقل، ويمكننا رؤية موجات تبدو مشابهة للموجات الصوتية عند رمي حجر في بركة، نلاحظ أن الحلقات الدائرية على سطح الماء تتمدد حتى تتبدد.
عملية سماع الأصوات
- تختلف مستويات الصوت المسموعة وفقًاإلى أطوالها الموجية. هناك موجات صوتية لم يسمع بها شخص وتسمعها حيوانات أخرى.
- لذلك، تحول الناس إلى صنع آلات يمكنها قراءة الموجات الصوتية غير المسموعة وتحويلها بعد المرور بعمليات التنقية المختلفة إلى أصوات مسموعة يمكن فهمها.
- وعملية سماع شخص عن طريق إدخال موجات صوتية من الأذن البشرية حتى تصل طبلة الأذن الداخلية، مما يسبب اهتزازات فيها.
- وبعد ذلك تنتقل إلى الأذن الداخلية، والتي تعمل على تحويل هذه الاهتزازات إلى إشارات كهربائية يمكن تحليلها من قبل الدماغ وتحويلها إلى لغات مفهومة للبشر.
ظاهرة الصدى
- لم تقتصر ظاهرة الصدى على الصوت فحسب، بل ذهبت أيضًا إلى أبعد من ذلك لتشمل الموجات الكهرومغناطيسية، والتي تمثلها انعكاس الضوء في المرايا، وقد استخدم هذا ما يسمى الرادار لتحديد المسافة بين القمر والأرض.
- الصدى هو انعكاس بشكل عام، ولكن من المسلم به أن الصدى مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالصوت، ويعتبر انعكاسًا للصوت، وهو وصول الصوت إلى أذن المستمع مباشرة بعد انبعاث الصوت.
- وكذلك الصوت الذي يرتد من قاع البئر أو داخل مبنى فارغ أو على الجانب الآخر جدران الغرفة.
- ثبت علمياً أن ظاهرة الصدى مرتبطة بصدى الموجة الصوتية التي تصطدم بسطح صلب، مما يؤدي إلى صدى لها ويعود إلى النقطة التي نشأت منها.
- يقدر الفاصل الزمني بين بداية الصوت الأصلي وانعكاسه (صدى الصوت) بـ 0.1 ثانية، وتجدر الإشارة إلى أن الصوت والضوء مشابهان للسلوك؛ نظرًا لأنه يمكن إثبات ذلك عن طريق إسقاط الضوء على مرآة بزاوية معينة.
- نلاحظ أنه يعكسها بنفس مقدار الزاوية التي ينبعث منها، ولكن الفرق بين الضوء والصوت يكمن في السرعة، حيث يمكن أن ينتشر الضوء بسرعة كبيرة جدًا تصل إلى 300 ألف كيلومتر في الثانية.
تاريخ الصدى
- أثار الصدى اهتمام الإنسان بمن بدأ القصة، وكان الناس يتحدثون دائمًا عن الأساطير المتعلقة بهذه الظاهرة، واحدة من الأساطير الأكثر شهرة هي قصة إيكو لليونانيين.
- تقول الأسطورة اليونانية أن زيوس، كان متعدد العلاقات بالنساء، وكان يحب أن يجذب حوريات جبل أوليمبوس.
- كانت هيرا زوجته وكذلك أخته، تشعر بغيرة شديدة عليه، مما دفعها للذهاب إلى جميع أنحاء الجبل من أجل منعه من الحوريات.
- وفي كل مرة تطارد فيها زوجها زيوس، ظهرت حورية إيكو، إحدى الحوريات على جبل أوليمبوس، على وجهها وتشتت انتباهها عن مطاردة زوجها بمحادثتها الشيقة ومحادثتها الجميلة.
- عندما كشفت هيرا خدعة إيكو، أصبحت غاضبة للغاية ووجهت إليها لعنة منعتها من التحدث وجعلتها تكرر الكلمات الثلاث الأخيرة التي تسمعتها وهكذا، أصبحت أيكو وحيدة وتردد كل الكلمات التي تسمعتها.
أطول صدى على الإطلاق
أجرى العلماء تجربة داخل أحد أنفاق المرتفعات الأسكتلندية، وأطلقوا رصاصة على خزان وقود يبلغ سمك جدرانه حوالي 45 سم في روس شاير في إسكتلندا، وسجلوا الصدى الذي استمر 112 ثواني، وبالتالي حطم الرقم القياسي لأطول صدى.
استخدامات صدى الصوت
استطاع الإنسان استغلال ظاهرة الصدى بما يتماشى مع اهتماماته، لذلك استخدم مقياس الصدى في عدة مناطق، أهمها:
- الكشف عن آبار النفط واستكشافها في الأرض.
- البحث بالموجات فوق الصوتية عن البشر.
- البحث عن عمق البحار والمحيطات.
- كشف مواقع الأرصدة السمكية لصيدهم.
الاستشعار بالصدى
- كشف الصدى هو وسيلة يعتمد فيها الحيوان بشكل أساسي على فريسته؛ حيث أنها تصدر أصواتًا تسمح لها بامتصاص البيئة والتعرف عليها، مما يسهل عليه إدراك العوائق التي قد تواجهها.
- وانتظار الفريسة والسيطرة عليها، ويمكن للعقل البشري الاستفادة من هذه الآلية من خلال توظيفها في مختلف مجالات الاتصال.
أهمية الصدى للحيوانات
- ظاهرة الصدى مهمة للكائنات الحية بجميع أنواعها على سبيل المثال، يعتمد الحيوان على الشعور بالصدى كوسيلة لرصد موقع فريسته، نظرًا لأنه يعتبر أول سلاح يصطاده.
- فإنه يصدر أصواتًا تساعده على فهم المكان الموجود فيه، ويحثه الصدى على التعرف على العقبات التي قد يواجهونها لاصطياد فريستها.
- وأمثلة على الحيوانات التي تستفيد من ظاهرة الصدى الدلافين والحيتان، لأنها تحدد اتجاه حركتها في الماء وتحدد موقع السد.
- تستخدم بعض عائلات الحيوانات الصدى كوسيلة للتواصل ولغة للتواصل بين أفرادها، ومن أكثر الحيوانات اعتمادًا على ظاهرة الصدى الخفافيش، حيث أنها تستفيد منها لتحديد عناصر البيئة المحيطة، من أجل تحقيق الأهداف.
أهمية الصدى للإنسان
- تكمن أهمية الصدى لدى البشر في سلسلة من المجالات الطبية، حيث يلجأ الأطباء إلى انعكاس الموجات فوق الصوتية لاستخراج الأعضاء الداخلية لجسم الإنسان، وبالتالي تشخيص الحالة المرضية.
- بالإضافة إلى فحص الأجنة، يمكن الوثوق بها لغرض استكشاف مواقع حقول النفط على الأرض ومراقبة الأرصدة السمكية للصيد، ويستخدمها البشر لقياس عمق البحار والمحيطات.
حدوث ظاهرة الصدى
- أكدت الدراسات العلمية أن حدوث ظاهرة الصدى يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتأثير الموجة الصوتية على سطح صلب، وصديقها بمصدر الصوت بسبب الاصطدام، تستغرق عملية الصدى 0.1 ثانية.
- ويمثل هذا الجزء من الثانية الوقت بين لحظة صدور الصوت وصدى الصوت عند نقطة البداية، قد يرتد الصوت بشكل متكرر إذا كانت فجوة الحاجز أكبر أو على مسافات أطول، وترتد عندما يضرب الصوت حواجز متعددة، لذلك تتكاثر موجات الارتداد.
الفرق بين الصدى والارتداد
- يحدث الارتداد عادة في غرفة صغيرة، حيث يبلغ طول الطول والعرض والارتفاع حوالي 17 مترًا أو أقل، لأن تأثير موجة معينة على الدماغ يستمر لأكثر من جزء صغير من الثانية.
- ويحافظ دماغ الإنسان على الصوت في الذاكرة لمدة تصل إلى 0.1 ثانية، لذلك إذا وصلت الموجة الصوتية المنعكسة إلى الأذن في غضون 0.1 ثانية من الصوت الأولي، سيظهر للشخص أن هذا هو الصوت الأولي.
- نفسها ولكن لفترة طويلة، واستقبال الانعكاسات المتعددة من الجدران والأسقف في غضون 0.1 ثانية من بعضها البعض يسبب الصدأ، وانعكاس الموجات الصوتية يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تكوين صدى.
- والذي يختلف عن الصدى، حيث يحدث عندما تصل الموجة الصوتية المنعكسة إلى الأذن أكثر من 0.1 ثانية بعد سماع الموجة الصوتية الأصلية.
في نهاية رحلتنا مع ظاهرة الصدى للكائنات الحية وأهميتها، يمكن القول إن ظاهرة الصدى هي واحدة من الأشياء التي أثارت اهتمام الإنسان منذ فترة طويلة، يحدث بشكل دائم وفي كل مكان.