Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком. На­при­мер, дель­фин спо­со­бен со­зда­вать и улав­ли­вать звуки в более ши­ро­ком диа­па­зо­не, чем че­ло­век.

В слу­хо­вом ап­па­ра­те дель­фи­на есть два типа «вход­ных ворот». «Во­ро­та» пер­во­го типа – вы­тя­ну­тая ниж­няя че­люсть. Через эти «во­ро­та» к внут­рен­не­му уху дель­фи­на по­сту­па­ют волны с ча­сто­та­ми 8 · 10⁴–10⁵Гц, на­прав­ле­ние ко­то­рых сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем че­лю­сти. Имен­но по этому на­прав­ле­нию и осу­ществ­ля­ет­ся эхо­ло­ка­ция. «Во­ро­та» вто­ро­го типа  — те места по бокам го­ло­вы дель­фи­на, где когда-то у далёких пред­ков дель­фи­нов, жив­ших на суше, были обык­но­вен­ные уши. Ушей, как та­ко­вых, у дель­фи­нов нет; на­руж­ные слу­хо­вые от­вер­стия почти за­рос­ли, од­на­ко звуки они про­пус­ка­ют пре­крас­но. Через эти «вход­ные во­ро­та» к внут­рен­не­му уху дель­фи­на по­сту­па­ют со все­воз­мож­ных сто­рон зву­ко­вые волны от­но­си­тель­но низ­ких ча­стот (10²–10⁴ Гц). Таким об­ра­зом, можно го­во­рить о двух типах слуха дель­фи­нов.

Пер­вый тип  — ост­ро­на­прав­лен­ный эхо­ло­ка­ци­он­ный слух на вы­со­ких ча­сто­тах. Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции линейные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или по крайней мере по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Вто­рой тип слуха  — слух кру­го­во­го об­зо­ра; он пред­на­зна­чен для вос­при­я­тия дель­фи­ном «обыч­ных» зву­ков, за­пол­ня­ю­щих окру­жа­ю­щее про­стран­ство. На ри­сун­ке от­рез­ки, огра­ни­чен­ные кри­вой 1, от­но­сят­ся к эхо­ло­ка­ци­он­но­му слуху, а кри­вой 2  — к слуху кру­го­во­го об­зо­ра. Ри­су­нок хо­ро­шо ил­лю­стри­ру­ет острую на­прав­лен­ность слуха пер­во­го типа и слабо вы­ра­жен­ную на­прав­лен­ность слуха вто­ро­го типа.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком.

В 1938 г. аме­ри­кан­ские ис­сле­до­ва­те­ли Г. Пирс и Д. Гриф­фин, при­ме­нив спе­ци­аль­ную ап­па­ра­ту­ру, уста­но­ви­ли, что во время полёта мышь из­лу­ча­ет ко­рот­кие сиг­на­лы на ча­сто­те около 8 · 10⁴ Гц, а затем вос­при­ни­ма­ет сиг­на­лы, ко­то­рые при­хо­дят к ней от бли­жай­ших пре­пят­ствий и от про­ле­та­ю­щих вб­ли­зи на­се­ко­мых. Гриф­фин на­звал спо­соб ори­ен­ти­ров­ки ле­ту­чих мышей эхо­ло­ка­ци­ей.

Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции ли­ней­ные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или, по край­ней мере, по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Ле­ту­чие мыши – об­ла­да­те­ли весь­ма со­вер­шен­ных при­род­ных зву­ко­вых ра­да­ров, или, иначе го­во­ря, при­род­ных со­на­ров. Устрой­ство со­на­ров раз­лич­но у раз­ных видов ле­ту­чих мышей. На­при­мер, ост­ро­ухая ноч­ни­ца (как, впро­чем, и мно­гие дру­гие виды мышей) из­лу­ча­ет зву­ко­вые волны через рот, а боль­шой под­ко­во­нос через нозд­ри, ко­то­рые у него окру­же­ны ко­жи­сты­ми вы­ро­ста­ми на­по­до­бие ру­по­ров. Сиг­на­лы, по­сы­ла­е­мые ле­ту­чей мышью в по­ле­те, имеют ха­рак­тер очень ко­рот­ких им­пуль­сов – свое­об­раз­ных щелч­ков. Дли­тель­ность каж­до­го та­ко­го щелч­ка (1–5) · 10^–3 с, еже­се­кунд­но мышь про­из­во­дит около де­ся­ти таких щелч­ков. Отражённые от объ­ек­та волны ле­ту­чая мышь вос­при­ни­ма­ет ушами, име­ю­щи­ми срав­ни­тель­но боль­шие раз­ме­ры.

Поток воз­ду­ха, ко­то­рый дви­жет­ся па­рал­лель­но зем­ной по­верх­но­сти, мы на­зы­ва­ем вет­ром. Он воз­ни­ка­ет вслед­ствие не­рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и на­прав­лен от зоны вы­со­ко­го дав­ле­ния к зоне низ­ко­го дав­ле­ния. Глав­ной при­чи­ной воз­ник­но­ве­ния вет­ров на Земле яв­ля­ет­ся раз­ни­ца в тем­пе­ра­ту­ре и плот­но­сти воз­ду­ха над раз­ны­ми об­ла­стя­ми её по­верх­но­сти. Вслед­ствие не­пре­рыв­но­го из­ме­не­ния дав­ле­ния во вре­ме­ни и в про­стран­стве ско­рость и на­прав­ле­ние ветра также по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся.

Ско­рость ветра на ме­тео­стан­ци­ях боль­шин­ства стран мира из­ме­ря­ют на вы­со­те 10 м над уров­нем земли и усред­ня­ют за 10 мин. Про­стым устрой­ством для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния ветра яв­ля­ет­ся флю­гер. При­бо­ра­ми, пред­на­зна­чен­ны­ми для из­ме­ре­ния ско­ро­сти ветра, слу­жат раз­но­об­раз­ные ане­мо­мет­ры, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся чаши или про­пел­ле­ры, спо­соб­ные вра­щать­ся. Флю­гер-ане­мо­метр Г.-И. Виль­да  — про­стей­ший при­бор, поз­во­ля­ю­щий од­но­вре­мен­но опре­де­лить на­прав­ле­ние и ско­рость ветра. О силе ветра или его ско­ро­сти судят по от­кло­не­нию вет­ро­вой доски. От­кло­не­ние вет­ро­вой доски под дей­стви­ем ветра за­ме­ча­ют по но­ме­ру штиф­та (рис. 2). На рис. 1 пред­став­ле­ны зна­че­ния для от­кло­не­ний доски раз­ме­ром 150 мм × 300 мм и мас­сой 200 г.

Какой дует ветер, уме­рен­ный или очень креп­кий, важно знать не толь­ко мо­ря­кам, иду­щим под па­ру­сом, но и всем жи­те­лям Земли. Так, МЧС круп­ных го­ро­дов пре­ду­пре­жда­ет об опас­но­сти на­хож­де­ния в силь­ный ветер под ре­клам­ны­ми щи­та­ми, по­то­му что ветер спо­со­бен по­ва­лить такой щит.

Си­ло­вое воз­дей­ствие по­то­ка воз­ду­ха плот­но­стью ρ про­пор­ци­о­наль­но ди­на­ми­че­ско­му дав­ле­нию: Так в аэро­ди­на­ми­ке на­зы­ва­ют удель­ную ки­не­ти­че­скую энер­гию воз­душ­но­го по­то­ка. Но ветер тор­мо­зит­ся пря­мо­уголь­ным щитом пло­ща­дью S и об­те­ка­ет его. По­это­му ин­же­не­ры пред­ла­га­ют для та­ко­го щита рас­счи­ты­вать силу дав­ле­ния ветра по фор­му­ле Оче­вид­но, что если ветер уси­ли­ва­ет­ся от лёгкого до уме­рен­но­го, то сила дав­ле­ния может воз­рас­ти в 10 раз. Зная ско­рость ветра, можно рас­счи­тать силу дав­ле­ния, мак­си­маль­ный опро­ки­ды­ва­ю­щий мо­мент, дей­ству­ю­щий на щит, а зна­чит, и тре­бу­е­мую проч­ность кре­пе­жа кон­струк­ции.

Поток воз­ду­ха, ко­то­рый дви­жет­ся па­рал­лель­но зем­ной по­верх­но­сти, мы на­зы­ва­ем вет­ром. Он воз­ни­ка­ет вслед­ствие не­рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и на­прав­лен от зоны вы­со­ко­го дав­ле­ния к зоне низ­ко­го дав­ле­ния. Глав­ной при­чи­ной воз­ник­но­ве­ния вет­ров на Земле яв­ля­ет­ся раз­ни­ца в тем­пе­ра­ту­ре и плот­но­сти воз­ду­ха над раз­ны­ми об­ла­стя­ми её по­верх­но­сти. Вслед­ствие не­пре­рыв­но­го из­ме­не­ния дав­ле­ния во вре­ме­ни и в про­стран­стве ско­рость и на­прав­ле­ние ветра также по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся.

Ско­рость ветра на ме­тео­стан­ци­ях боль­шин­ства стран мира из­ме­ря­ют на вы­со­те 10 м над уров­нем земли и усред­ня­ют за 10 мин. Про­стым устрой­ством для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния ветра яв­ля­ет­ся флю­гер. При­бо­ра­ми, пред­на­зна­чен­ны­ми для из­ме­ре­ния ско­ро­сти ветра, слу­жат раз­но­об­раз­ные ане­мо­мет­ры, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся чаши или про­пел­ле­ры, спо­соб­ные вра­щать­ся. Флю­гер-ане­мо­метр Г.-И. Виль­да  — про­стей­ший при­бор, поз­во­ля­ю­щий од­но­вре­мен­но опре­де­лить на­прав­ле­ние и ско­рость ветра. О силе ветра или его ско­ро­сти судят по от­кло­не­нию вет­ро­вой доски. От­кло­не­ние вет­ро­вой доски под дей­стви­ем ветра за­ме­ча­ют по но­ме­ру штиф­та (рис. 2). На рис. 1 пред­став­ле­ны зна­че­ния для от­кло­не­ний доски раз­ме­ром 150 мм × 300 мм и мас­сой 200 г.

Какой дует ветер, уме­рен­ный или очень креп­кий, важно знать не толь­ко мо­ря­кам, иду­щим под па­ру­сом, но и всем жи­те­лям Земли. Так, МЧС круп­ных го­ро­дов пре­ду­пре­жда­ет об опас­но­сти на­хож­де­ния в силь­ный ветер под ре­клам­ны­ми щи­та­ми, по­то­му что ветер спо­со­бен по­ва­лить такой щит.

Си­ло­вое воз­дей­ствие по­то­ка воз­ду­ха плот­но­стью ρ про­пор­ци­о­наль­но ди­на­ми­че­ско­му дав­ле­нию: Так в аэро­ди­на­ми­ке на­зы­ва­ют удель­ную ки­не­ти­че­скую энер­гию воз­душ­но­го по­то­ка. Но ветер тор­мо­зит­ся пря­мо­уголь­ным щитом пло­ща­дью S и об­те­ка­ет его. По­это­му ин­же­не­ры пред­ла­га­ют для та­ко­го щита рас­счи­ты­вать силу дав­ле­ния ветра по фор­му­ле Оче­вид­но, что если ветер уси­ли­ва­ет­ся от лёгкого до уме­рен­но­го, то сила дав­ле­ния может воз­рас­ти в 10 раз. Зная ско­рость ветра, можно рас­счи­тать силу дав­ле­ния, мак­си­маль­ный опро­ки­ды­ва­ю­щий мо­мент, дей­ству­ю­щий на щит, а зна­чит, и тре­бу­е­мую проч­ность кре­пе­жа кон­струк­ции.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Не­ко­то­рые виды при­род­ных ка­та­строф в зна­чи­тель­ной мере под­да­ют­ся про­гно­зу. Так, по рез­кой ак­ти­ви­за­ции сей­смич­но­сти и по «всплы­ва­нию» оча­гов зем­ле­тря­се­ний к зем­ной по­верх­но­сти можно про­гно­зи­ро­вать на­ча­ло из­вер­же­ния вул­ка­нов. С при­ем­ле­мой до­сто­вер­но­стью про­гно­зи­ру­ют силу и трас­су дви­же­ния ура­га­на. До­воль­но точно удаётся пред­ска­зать время при­хо­да и вы­со­ту волны цу­на­ми на отдалённом участ­ке бе­ре­га. Для зем­ле­тря­се­ний про­гно­за пока по­лу­чить не удаётся.

В ре­зуль­та­те си­сте­ма­ти­за­ции дан­ных по круп­ным зем­ле­тря­се­ни­ям был уста­нов­лен ряд не­ко­то­рых ти­пич­ных яв­ле­ний, ко­то­рые могут слу­жить опе­ра­тив­ны­ми пред­вест­ни­ка­ми зем­ле­тря­се­ний. К ним от­но­сят­ся фор­шо­ки, ано­маль­ные ат­мо­сфер­ные яв­ле­ния, из­ме­не­ния уров­ня грун­то­вых вод и их хи­ми­че­ско­го со­ста­ва, бес­по­кой­ное по­ве­де­ние жи­вот­ных.

Со­здан­ная си­сте­ма на­блю­де­ний фик­си­ру­ет рост ко­ли­че­ства сла­бых зем­ле­тря­се­ний, ко­то­рые пред­ше­ству­ют силь­но­му зем­ле­тря­се­нию. Вы­со­кая фор­шо­ко­вая ак­тив­ность в со­че­та­нии с дру­ги­ми яв­ле­ни­я­ми может слу­жить опе­ра­тив­ным пред­вест­ни­ком. Так, на­при­мер, Ки­тай­ское сей­смо­ло­ги­че­ское бюро на этом ос­но­ва­нии на­ча­ло эва­ку­а­цию мил­ли­о­на че­ло­век за день до силь­но­го зем­ле­тря­се­ния в 1975 году. Хотя по­ло­ви­не круп­ных зем­ле­тря­се­ний пред­ше­ству­ют фор­шо­ки, из об­ще­го ко­ли­че­ства не­боль­ших зем­ле­тря­се­ний фор­шо­ка­ми яв­ля­ют­ся толь­ко 5–10%. Это часто по­рож­да­ет лож­ные пре­ду­пре­жде­ния.

С дав­них времён за­ме­че­но, что мно­гим круп­ным зем­ле­тря­се­ни­ям пред­ше­ству­ют не­обыч­ные для дан­ной мест­но­сти оп­ти­че­ские яв­ле­ния в ат­мо­сфе­ре: спо­ло­хи, по­хо­жие на по­ляр­ные си­я­ния, све­то­вые стол­бы, об­ла­ка стран­ной формы. По­яв­ля­ют­ся они не­по­сред­ствен­но перед толч­ка­ми, но ино­гда могут воз­ни­кать и за не­сколь­ко суток. Со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям не­обыч­ные оп­ти­че­ские яв­ле­ния в ат­мо­сфе­ре могут быть свя­за­ны с та­ки­ми про­цес­са­ми в зоне бу­ду­ще­го зем­ле­тря­се­ния, как выход в ат­мо­сфе­ру газов из де­фор­ми­ро­ван­ных гор­ных пород. Вид и ха­рак­тер яв­ле­ний за­ви­сят от ис­хо­дя­щих газов: го­рю­чие метан и се­ро­во­до­род могут да­вать фа­ке­лы пла­ме­ни, радон под дей­стви­ем соб­ствен­ной ра­дио­ак­тив­но­сти флю­о­рес­ци­ру­ет го­лу­бым све­том и вы­зы­ва­ет флю­о­рес­цен­цию дру­гих ат­мо­сфер­ных газов, сер­ни­стые со­еди­не­ния могут вы­зы­вать хе­ми­лю­ми­нес­цен­цию. В ре­зуль­та­те элек­три­за­ции на­пряжённых гор­ных пород могут об­ра­зо­вать­ся элек­три­че­ские раз­ря­ды на по­верх­но­сти Земли и в ат­мо­сфе­ре в рай­о­не бу­ду­ще­го очага.

Мно­гим круп­ным зем­ле­тря­се­ни­ям пред­ше­ство­ва­ло ано­маль­ное из­ме­не­ние уров­ня грун­то­вых вод, как в ко­лод­цах и сква­жи­нах, так и в род­ни­ках. Тем не менее зна­чи­тель­ная часть зем­ле­тря­се­ний не вы­зы­ва­ла пред­ше­ству­ю­щих из­ме­не­ний в во­до­нос­ных го­ри­зон­тах.

До­сто­вер­но за­сви­де­тель­ство­ва­но, что мно­гим силь­ным зем­ле­тря­се­ни­ям пред­ше­ству­ет не­объ­яс­ни­мое бес­по­кой­ство жи­вот­ных на зна­чи­тель­ной тер­ри­то­рии. Наи­бо­лее ве­ро­ят­но, что жи­вот­ные ощу­ща­ют при этом не­при­выч­ные виб­ра­ции или ре­а­ги­ру­ют на ин­фра­зву­ко­вые ко­ле­ба­ния. Но при не­ко­то­рых зем­ле­тря­се­ни­ях мас­со­во­го ано­маль­но­го по­ве­де­ния жи­вот­ных за­ме­че­но не было.

Для ха­рак­те­ри­сти­ки силы зем­ле­тря­се­ний су­ще­ству­ют раз­лич­ные шкалы (см. таб­ли­цу).

(Наука и жизнь. Про­гноз зем­ле­тря­се­ний: кру­ше­ние на­дежд? <https://www.nkj.ru/archive/articles/30653/>)