Кіріспе

20 герцтен төмен жиілікті тербелістер

Инфрадыбыс, кейде төмен жиілікті дыбыс деп аталады, адам естіп тұратын ең төменгі шектен төмен жиілікті дыбыс толқындарын сипаттайды (әдетте 20 Гц, ANSI/ASA S1.1 2013 стандартымен анықталғандай). Жиілік төмендеген сайын есту сезімталдығы біртіндеп азаяды, сондықтан инфрадыбысты сезіну үшін дыбыс қысымы жеткілікті деңгейде болуы керек. Құлақ – төмен жиілікті дыбысты сезінуге арналған негізгі орган болғанымен, жоғары интенсивтілікте инфрадыбыс тербелісін дененің әртүрлі бөліктерінде сезінуге болады. Мұндай дыбыс толқындарын зерттеуді кейде инфрасоника деп атайды, ол 20 Гц-тен төменгі дыбыстарды 0,1 Гц-ке дейін (ал сирек жағдайларда 0,001 Гц-ке дейін) қамтиды. Адамдар осы жиілік диапазонын жер сілкінісі мен жанартауларды бақылауға, жер астындағы тау жыныстары мен мұнай кен орындарын іздеуге, сондай-ақ баллистокардиография және сейсмокардиография арқылы адамның жүрек-қан тамыр жүйесінің жұмысын зерттеуге пайдаланады. Инфрадыбыстың ерекшелігі – кедергілерді аз шығындармен айналып өту қабілеті. Музыкада үлкен орган құбырлары сияқты акустикалық толқын жетектері немесе дыбысты көбейтуге арналған ерекше динамиктер, мысалы, тарату желісі, айналмалы вуфер немесе дәстүрлі сабвуфер конструкциялары төмен жиілікті дыбыстарды, соның ішінде инфрадыбысты шығара алады. Инфрадыбыс шығаруға арналған сабвуферлер коммерциялық сабвуферлерге қарағанда октава немесе одан да төмен жиілікті дыбысты қайта жасай алады және көбінесе олардан 10 есе үлкен болады.

Тарих және зерттеу

Бірінші дүниежүзілік соғыста одақтастар артиллерияны табу үшін алғаш рет инфразвук қолданды. Инфрадыбыстық зерттеулердің алғашқыларын жасағандардың бірі француз ғалымы Владимир Гавро болды. Оның инфрадыбыстық толқындарға деген қызығушылығы 1957 жылы ол және оның зерттеу тобы жұмыс істеп жатқан үлкен бетон ғимаратта туды. Топ мүшелері мерзім-мерзіммен, терең жағымсыз құлайтын сезімге тап болды. Көп апта бойы құлайтын сезімнің себебін іздегеннен кейін, команда бұл патоген немесе ғимараттағы із жазылмаған зиянды химиялық газдардың ағыны деп ойлады. Бірақ олар "төмен жылдамдықты, дұрыс бекітілмеген мотор [осындай] "құлайтын тербелістерді" тудыратынын" анықтады. Осы және осыған ұқсас жағдайлардың нәтижесінде, жаңа архитектуралық құрылыстарда қуыстардағы инфрадыбыстық резонанстарды тексеру және жою, сондай-ақ дыбыс өткізбейтін және ерекше дыбыстық қасиеттері бар материалдарды пайдалану қалыпты жағдайға айналды.

Жануарлар реакциясы

Кейбір жануарлар жер бетінде табиғи апаттардың нәтижесінде пайда болатын инфразұм толқындарын сезінеді және оларды ерте ескерту ретінде пайдаланады деп саналады. 2004 жылғы Үнді мұхитындағы жер сілкінісі мен цунами осыған мысал бола алады. Цунами Азия жағалауына жеткенге бірнеше сағат бұрын жануарлар аумақтан қашып кеткені хабарланды. Бұл құбылыстың нақты себебі белгісіз, бірақ кейбір ғалымдар жануарлардың қашуына инфразұм емес, электромагниттік толқындар ықпал еткен болуы мүмкін деп болжайды. АҚШ Геологиялық қызметінің 2013 жылғы зерттеуіне сәйкес, үй құстары (көгершін) бағыт табу үшін төмен жиілікті инфразұмды пайдаланады.

Адамның реакциясы

20 Гц адам есту қабілетінің ең төменгі жиілік шегі деп есептеледі. Таза синустық толқындар идеалды жағдайларда және өте жоғары дыбыс деңгейінде қайта өндірілгенде, адам 12 Гц дейін төмен жиілікті дыбыстарды анықтай алады. 10 Гц-тен төмен дыбыстың жеке циклдарын сезінуге болады, сонымен қатар құлақ барабанында қысым сезімі туындайды. Шамамен 1000 Гц жиіліктен бастап, есту жүйесінің динамикалық диапазоны жиіліктің төмендеуімен азаяды. Бұл сығылу тең дыбыс деңгейінің графиктерінде байқалады және бұл тіпті дыбыс деңгейінің аздап өсуі сезілмейтін дыбыстан қатты дыбысқа дейін қабылданатын дыбыс деңгейін өзгерте алады дегенді білдіреді. Халық арасындағы есту қабілетінің табиғи айырмашылықтарымен байланысты, өте төмен жиілікті дыбыс кейбір адамдар үшін естілмейтін болса, басқалары үшін қатты болып сезілуі мүмкін. Бір зерттеу инфрадыбыс адамдарда қорқыныш немесе әжуа сезімін тудыруы мүмкін екенін көрсеткен. Сондай-ақ, ол саналық қабылдаусыз болғандықтан, адамдарға ерекше немесе табиғаттан тыс оқиғалар болып жатқандай сезім тудыруы мүмкін. Сидней университетінің есту нейробиологиялық зертханасындағы ғалым инфрадыбыс кейбір адамдардың нерв жүйесіне әсер етуі мүмкін екенін көрсететін дәлелдердің артып келе жатқанын хабарлады. 2006 жылы жел турбиналарынан шығатын дыбыс эмиссиясының жақын жердегі халыққа тигізетін әсерін зерттеуде, инфрадыбыс оның қарқындылығына байланысты, мазалау немесе шаршау сияқты әсерлермен байланыстырылды, инфрадыбыстың адам сезіміне жетпейтін деңгейде физиологиялық әсерін қолдайтын аз ғана дәлел бар. Бірақ кейінгі зерттеулер естілмейтін инфрадыбысты толықтық сезімі, қысым немесе құлақтағы шумен байланыстырды және оның ұйқыны бұзуы мүмкін екенін мойындады. Басқа зерттеулер де турбиналардағы шу деңгейі мен жақын жердегі халықтың ұйқының бұзылуы арасындағы байланысты көрсетті, бірақ инфрадыбыстың осы әсерге қосқан үлесі әлі толыққанды түсінілмегенін қосты. Жапониядағы Ибараки университетінің зерттеушілері ЭЭГ тестілері жел турбиналары шығаратын инфрадыбыс "қазіргі үлкен жел турбинасының жанында жұмыс істейтін техниктерге мазасыздық тудыратынын" көрсетті. Дыбыстық қарулар жөніндегі сарапшы, Дортмунд техникалық университетінің Юрген Альтманн, инфрадыбыс тудыратын жүрек айну мен құсуға сенімді дәлелдер жоқ екенін мәлімдеді. Концерттердегі субвуферлердің жоғары дыбыс деңгейі субвуферлерге өте жақын тұрған адамдарда, әсіресе биік және жіңішке темекі шегушілерде өкпелердің құлауына себеп болуы мүмкін. 2009 жылдың қыркүйек айында Лондон студенті Том Рид "көктің қатты бассы" "жүрегіне тиіп жатқанына" шағымданғаннан кейін кенеттен аритмиялық өлім синдромынан (САДС) қайтыс болды. Сот сараптамасы табиғи себептерге байланысты өлімге ұшыраған деген қорытынды шығарды, бірақ кейбір сарапшылар басс тудыруға себеп болуы мүмкін екенін айтты. Ауа - трансдьюсерден адам денесіне төмен жиілікті тербелісті беру үшін өте тиімсіз орта. Алайда, тербеліс көзінің адам денесіне механикалық түрде қосылуы қауіпті комбинацияны құрайды. АҚШ ғарыш бағдарламасы зымыран ұшуының астронавттарға тигізетін зиянды әсерінен алаңдап, "қоңыр нота" және басқа да жиіліктерді тікелей адамдарға беру үшін тербеліс үстелдеріне орнатылған кабина орындықтарында сынақтар жүргізді. 2-3 Гц жиілікте 160 дБ дейін өте жоғары қуат деңгейлеріне қол жеткізілді. Сынақ жиіліктері 0,5 Гц-ден 40 Гц-ге дейін ауытқып отырды. Сынаққа қатысушылар моторлық атаксия, жүрек айну, көру қабілетінің бұзылуы, тапсырмаларды орындаудың нашарлауы және қарым-қатынас қиындықтарынан зардап шекті. Зерттеушілер бұл сынақтар қазіргі қалалық аңыздың бастауы деп санайды. "Төмен жиілікті шу және оның әсерлері туралы жарияланған зерттеулердің шолуы" атты есепте адамдар мен жануарлардың жоғары деңгейдегі инфрадыбысқа ұшырауы туралы зерттеулердің кең тізімі бар. Мысалы, 1972 жылы Борредон 42 жас жігітті 7,5 Гц жиілікті 130 дБ дыбысқа 50 минутқа ұшыратты. Бұл әсер есеңгіреу және қан қысымының аздап көтерілуінен басқа жағымсыз әсерлерге әкелмеді. 1975 жылы Сларв пен Джонсон төрт ер адамды 1 мен 20 Гц жиілікті инфрадыбысқа сегіз минуттан бірнеше рет, 144 дБ SPL деңгейіне дейін ұшыратты. Ортаңғы құлақтың ауыртпалығынан басқа зиянды әсерлер байқалған жоқ. Жануарларға жоғары қарқынды инфрадыбыспен жасалған сынақтарда жасушалардың өзгеруі және қан тамырларының қабырғаларының жарылуы сияқты өлшенетін өзгерістер байқалды. Инфрадыбыс - 1959 жылы Дятлов асуында өлі табылған тоғыз кеңес туристерінің өліміне себеп болған гипотезалардың бірі.

Қоңыр белгі

Қоңыр нота – адам ішегінде акустикалық резонанс туғызып, нәжіс ұстамауға (фекальдық инконтиненцияға) әкелуге қабілетті гипотетикалық инфраүнді жиілік. Ауа арқылы берілетін дыбыс толқындарымен "қоңыр нотаның" бар екенін көрсетуге жасалған әрекеттер сәтсіз аяқталды. 2005 жылдың ақпан айында MythBusters телешоуы "қоңыр нотаның" шындыққа сәйкес екенін тексеруге тырысты. Олар 5 Гц-ке дейін жиілікті және 153 дБ-ға дейін дыбыс қысымын сынап көрді. Олар ірі рок концерттерінде қолданылатын, ал бастың күшіне жету үшін арнайы модификацияланған субвуферді пайдаланды. Күтілген физиологиялық әсерлер байқалмады. Шоу "қоңыр нота" туралы мифті "дәлелсіз" деп жариялады.

Инфрадыбыстық 17 Гц дыбыс сынағы

2003 жылдың 31 мамырында Ұлыбританиялық зерттеушілер тобы жаппай эксперимент жүргізді, онда шамамен 700 адамды «есту шегіне жақын» деңгейде ойнатылған жұмсақ 17 Гц синустық толқындары бар музыкаға ұшыратты. Бұл жеті метрлік пластикалық кәріз құбырының үштен екісіне орнатылған, өте ұзын импульстік субвуфер арқылы жасалды. Эксперименттік концерт (Infrasonic деп аталды) Purcell Room залында екі қойылымда өтті, әрқайсысы төрт музыкалық туындыдан тұрды. Әр концерттегі екі туындының астына 17 Гц тон қосылды. Екінші концертте 17 Гц тоны бар туындылар ауыстырылды, нәтижелер нақты бір музыкалық туындыға қатысты болмауы үшін. Қатысушыларға қай туындыларда төмен деңгейдегі 17 Гц инфраүндіс тоны бар екені айтылмады. Тонның болуы нәтижесінде респонденттердің көпшілігінің (22%) дененің қалқып кетуі, қайғы сезімі, мойыннан қорқыныш сезімі немесе жирену сезімі пайда болды. Тэндидің болжамы бойынша, осы себепті ол көшпенді бейне көріпті – ол, оның ойынша, оның көз шарларының резонансқа түсуінен туған оптикалық иллюзия. Бөлме дәл жарты толқын ұзындығына тең болды, ал үстел ортасында тұрды, бұл фольганың дірілдеуіне себеп болған тұрақты толқынды тудырды. Тэнди бұл құбылысты одан әрі зерттеп, «Машинадағы әуесқой» деген мақала жазды. Ол әртүрлі шарапатты жерлерде, соның ішінде Ковентри соборы мен Эдинбург қамалының жанындағы Туристік ақпарат бюросының жертөлесінде бірқатар зерттеулер жүргізді.

Анықтау және өлшеу

NASA Langley компаниясы бұрын мүмкін болмаған жерде пайдалы инфрақұныс өлшеуін жасауға болатын инфрақұныс анықтау жүйесін жобалап, әзірледі. Жүйеге 3 дюймдік диаметрлі мембранасы бар 377M06 үлгісіндегі электреттік конденсаторлық микрофон және шағын, ықшам жел экран кіреді. Электрет негізделген технология ең төменгі мүмкін фоновый шуды қамтамасыз етеді, себебі қолдау электроникасында (преамплификаторда) туындайтын Джонсон шуы барынша азайтылады. Жабық ұялы полиуретан көбігі осы мақсатқа жақсы қызмет етеді. Ұсынылған сынақта сезімталдық, фондық шу, сигналдың адалдығы (гармоникалық бұрмалау) және уақытша тұрақтылық сынақ параметрлері болады. Микрофон конструкциясы дәстүрлі аудио жүйеден инфрақұныстың ерекшеліктері ескерілетін тұрғысынан өзгешеленеді. Біріншіден, инфрақұныс Жер атмосферасы арқылы өте төмен атмосфералық сіңірудің және Жер беті мен стратосфера арасында көп рет қайшылануға мүмкіндік беретін рефракциялық каналдардың нәтижесінде ұзақ қашықтыққа таралады. Екінші қасиет, бұған дейін көп назар қойылмаған, инфрақұныстың қатты заттар арқылы терең ену қабілеті – жүйе жел экрандарын жобалау және жасауда пайдаланылатын қасиет. IMS инфрақұныс станциялары шамамен 1-9 км² аумақты қамтитын массивке орналастырылған сегіз микробарометрлік сенсорлардан және кеңістіктік сүзгілерден тұрады. Қолданылатын кеңістіктік сүзгілер – ұзындығы бойынша кіріс тесіктері бар сәулелендіретін құбырлар, олар жел турбуленттігі сияқты қысым өзгерістерін орташалау үшін жасалған, бұл дәл өлшеулерді қамтамасыз етеді. Ядролық сынақтарға толық тыйым салу шарты ұйымының Дайындық комиссиясы сейсмикалық, гидроакустикалық және атмосфералық радионуклидтерді бақылаумен қатар инфрақұнысты өзінің бақылау технологияларының бірі ретінде пайдаланады. Бақылау жүйесімен тіркелген ең күшті инфрақұныс – 2013 жылғы Челябинск метеорынан туындаған.

Танымал мәдениетте

2017 жылы шыққан "The Sound" фильмі сюжеттің маңызды бөлігі ретінде инфразвуктарды пайдаланады. 2020 жылғы франко-бельгиялық "Астрид және Рафаэль" телесериалының "Fermata" атты эпизодында, Франция радиосының Париждегі бас кеңсесі – "Maison de la Radio et de la Musique" үйінің Grand Auditorium-ындағы трубалық органға жасырылған генератордан тараған инфразвук кісі өлтіру қаруы ретінде қолданылады.