Эхо. Что мы знаем об этом интересном физическом явлении? Кто хорошо помнит школьный курс физики, то наверняка ответит, что эхо является физическим явлением, суть которого заключается в принятии наблюдателем волны, что отразилась от какого-либо препятствия. Однако эхо отнюдь не так просто как кажется. В этой статье будут приведены несколько интересных фактов об этом по-настоящему удивительном физическом явлении, которых Вы, возможно, не знали. Итак, начнем.
Что такое эхо?
Как было сказано выше, эхо – это отраженная от какого-либо препятствия звуковая волна (впрочем, она может быть и электромагнитной, но такое эхо вы, разумеется, не услышите). Отраженные звуковые волны возвращается к наблюдателю (источнику шума), который порой может услышать их гораздо позже. Именно этот отраженный от препятствий звук и зовется эхом.
О происхождении слова эхо
Слово это имеет довольно интересную историю. В русский язык оно пришло из немецкого слова echo. В немецкий язык это слово попало, как и множество других слов в западноевропейских языках, из латыни — ēсhō . А латынь переняло это слово из греческого — ἠχώ , что означало «отзвук».
Условия для существования эхо
Для появления эхо нужно несколько условий. Вы никогда не задумывались, почему эхо не слышно в квартире или магазине, но при этом его крайне легко услышать в горах? Дело в том, что человеческое ухо слышит эхо только тогда, когда отраженный звук звучит отдельно от произнесенного, а не «наслаивается» на него. Для создания такого эффекта необходимо, чтобы время, прошедшее между влиянием самого звука и отраженной волны на ухо прошло не меньше 0,06 секунд. В обычной обстановке (например, в квартире) это не случится из-за небольшого расстояния и различных предметов, которые также поглощают звук.
Иногда эхо подавляют
Существует термин «эхоподавление». Он используется в телефонии. Процесс эхоподавления являет собой удаление ненужного в связи эха, которое ухудшает качество связи. Эхоподавление нужно не только для улучшения качества звука, но и для увеличения пропускной способности у канала связи.
Существует помещение, где эхо нет вообще. Оно называется безэховая камера. Безэховые камеры бывают двух видов. Каждый вид служит для «глушения» того или иного вида эха. Проще говоря, в такой камере звук (или радиоволны) просто не отражаются от стен. Первый – акустический тип. Он, как понятно из названия, служит для подавления обычного звукового эха. Второй, соответственно, радиочастотный и необходим для подавления отражения радиоволн.
Световое эхо – это астрономический термин. Это явление возникает при резкой вспышке света (например, при вспышках новых звезд). При такой вспышке свет отражается от объектов и доходит до наблюдателя значительно позже.
Мировое эхо
Мировое эхо, оно же «эхо длинной задержки» это особенный эффект, связанный с радиоволнами. Этот особый вид эха являет собой звук, иногда возникающий в диапазоне коротких волн, который возвращается через некоторое время после передачи сигнала. Это необычное и труднообъяснимое явление было в 1927 году скандинавом Йоргеном Хальсом.
Древнегреческий миф о природе эха
Древние греки объясняли многие природные явления мифами. Не стало исключением и эхо. Миф о рождении эха гласит примерно следующее: однажды ревнивая жена Зевса Гера наказала прекрасную нимфу Эхо, запретив ей отвечать на вопросы – Эхо могла лишь повторять последние слова, обращенные ей. Эхо увидела прекрасного Нарцисса, гуляющего по лесу. Он, услышав шорох, воскликнул:
- -Кто здесь?
- -Здесь! – прокричала в ответ Эхо.
- -Иди сюда!
- -Сюда! – радостно ответила Эхо, побежав навстречу Нарциссу, но тот оттолкнул ее, ведь он считал, что его любви достоин лишь он сам. Так и прячется теперь прекрасная нимфа в лесах и горах, изредка повторяя слова путников.
Об эхолокации
Все знают, что летучие мыши и дельфины используют эхолокацию для ориентирования в пространстве. Однако мало кто может ответить на вопрос «а как же это все работает?». А работает это примерно так. В первую очередь мышь испускает ультразвук. Дальше она улавливает эхо того самого испущенного ей звука, отразившегося от объектов. Летучая мышь обладает способностью распознавать сверхкороткие промежутки, что проходят от испускания звукового сигнала до возвращения эха. Таким образом мышь определяет расстояние между деревьями или другими объектами, а также «видит» как далеко находится от нее то или иное насекомое. Что удивительно – летучая мышь прекрасно различает эхо от статичного (недвижимого) объекта от объекта движущегося.
У дельфинов эхолокацию обнаружили больше полувека назад. Дельфины так же, как и летучие мыши, используют ультразвук, в основном частоты 80-100 гКц
. Испускаемые сигналы у дельфинов невероятно мощны: например, они могут «увидеть» стаю рыб на расстоянии более одного километра!
Небольшие интересные факты
- Если расстояние от источника шума до ближайшего препятствия (стены или скалы), то эхо не образуется.
- Знаменитая немецкая река Рейн полна сюрпризов. Например, там есть место, где эхо повторяется 20 раз
- В городе Верден, что во Франции, есть две башни. Если крикнуть стоя между ними, то эхо от своего голоса вы услышите до 11 раз.
- Ухо Диониса – настоящий рекордсмен в области эхо. Это грот в Сиракузах, по форме и впрямь напоминающий человеческое ухо. Но интересен он отнюдь не этим. За счет своей формы грот делает эхо невероятно сильным. Бросок камня или простой хлопок отзовутся из тьмы настоящим громом
С таким физическим явлением, как эхо, наверняка знакомы все из вас. Эхо проявляется в самых разных местах - в горах, в лесу, в пустых помещениях (в квартире, концертном зале, храме, колодце) и так далее.
Проявляет себя эхо таким образом, что повторяет звуки, голоса, слова. В том месте, где существует эхо, любое произнесённое слово повторится с небольшой задержкой, а в некоторых местностях, например, в горах и лесу, звуки могут быть повторены не один, а множество раз.
В древности существование эхо объясняли наличием передразнивающих духов или магией, но с приходом науки физики, это явление было детально изучено, и даже больше - поставлено на службу человеку (эхолоты и другие устройства).
Чтобы понять, что такое эхо, необходимо сначала разобраться в том, что такое звук.
Понятие звука
Звук - это распространение волн в газообразной среде (в данном случае), то есть в воздухе. Проще говоря, воздух является газообразной средой.
Издавая звук, мы тем самым производим в этой среде волны, как если бы произвели волны, бросив в тихую гладь пруда камень. Точно такие же волны, как и в случае с водой, происходят в воздухе. По этой же причине, звук не распространяется в космосе, так как в космосе нет газообразной среди и образовать волны просто негде.
Ухо человека или животного настроено таким образом, чтобы улавливать колебания воздуха, то есть те самые волны. Определённая сила и последовательность вибрации воздуха улавливаются ухом, после чего попадают в мозг, где им придаётся понятное для восприятие значение - звуки, голоса, шум, отдельные слова и так далее.
Как объяснить ребёнку что такое эхо
Чтобы объяснить ребёнку, что такое эхо, можно привести для примера всё тот же тихий пруд, куда вы бросили камень. Из центра падения камня во все стороны начинают расходится волны. Как только волны достигают какого-либо препятствия, они отражаются и начинают обратный ход. Величина и сила отражённых волн уже меньше, но всё же они присутствуют.
Тоже самое происходит и с волнами в воздухе. Если звук отражается от какой-либо поверхности (которая его не поглощает, а от которой волны отскакивают словно мячик), то волны возвращаются назад - к своему источнику, в результате чего мы слышим собственный голос спустя несколько мгновений.
Присутствие и сила эха также зависит от плотности и разреженности воздуха и многих других факторов - дальности источника звука и отражающей поверхности, угла отражающей поверхности по отношению к звуковым волнам, интервала между прямой и отражённой волной.
Эхо в природе
Человек слышит лишь ярко-выраженное и сильное эхо в силу устройства своих органов слуха, однако некоторые животные способны слышать его постоянно, даже если оно очень незначительное. Данное явление взяли себе на вооружение некоторые виды животных, например, летучие мыши. Летучие мыши издают звук, который отражается от поверхностей и возвращается обратно.
Уши летучих мышей крайне чувствительные и могут улавливать малейшие изменения колебания воздуха, в частности, собственного эха, поэтому летучая мышь, даже развивая огромную скорость, в полёте никогда не наталкивается на препятствия, так как точно знает где и на каком расстоянии находится препятствие, отразившее издаваемый ей звук.
Даже если вы ни разу не были в горах, вы все равно наверняка знаете, что такое эхо и не раз с ним встречались. Эхо может подстерегать нас где угодно в арке дома, в пустой квартире, в лесу.
Что такое эхо и как его услышать?
Эхо это отражение звука. Эхо проходят в физике в девятом классе, поэтому наверняка все знают, как оно возникает. Звук отражается, иногда даже несколько раз, от различных поверхностей и возвращается к нам. Возникает вопрос почему же мы слышим эхо не всегда, а в некоторых случаях? Почему мы не слышим эхо в маленьких помещениях, например?
Дело в том, что, во-первых, находящиеся в помещениях вещи и мебель гасят отраженные звуки, поглощая эхо. Во-вторых, чтобы наш мозг различил отраженный сигнал отдельно от посланного, в виде эхо, нужно, чтобы разница между ними составила не меньше шести сотых секунды.
Можно легко подсчитать, учитывая, что скорость звука равна примерно 340 м/с, что на расстоянии трех метров от стены до отраженный звук дойдет обратно уже через примерно две сотых секунды. Такого времени для мозга мало, он не воспримет эти два звука отдельно.
А в больших помещениях, где сигнал не гасится большим количеством мебели, и расстояние до стен велико, звуку может понадобиться больше шести сотых секунды, чтобы вернуться к нам отраженным. В таком случае мы услышим эхо.
Где лучше всего слышно эхо?
Высоко в горах, где нет мебели, и звук отражается легко от скал, а расстояние между скалами велико, можно слышать эхо своего крика не единожды. Отражаясь от скал, находящихся на разном расстоянии, звук приходит с большим опозданием, поэтому мы слышим повторяющееся эхо.
Примерно так же происходит и в лесу, где звук отражается от стволов деревьев. Правда в лесу звук поглощается листвой, травой и землей, а в горах часто звук поглощать нечему, и поэтому громкий крик может легко вызвать обвал.
Колебания звуковой волны передаются скалам, и слабо держащиеся на склонах камни и снежные массы могут запросто сорваться вниз от возникшей вибрации. Катясь, они сбивают по пути новые камни и снег, возникает лавина. Поэтому следует всегда помнить в горах об опасности обвала и не кричать лишний раз без надобности.
На использовании эха основан принцип действия рупора. Рупор представляет собой расширяющуюся круглую трубу. Человек говорит в узкий конец, звук его голоса несколько раз отражается от стенок рупора и выходит через широкий конец в одном направлении, не рассеиваясь во все стороны. Таким образом, усиливается его мощность в заданном направлении, и звук может распространяться на большее расстояние.
Я, как и многие из вас, знакома с таким физическим явлением, как эхо, и даже во многом мне была понятна природа этого явления. Но и оно таит в себе ряд тайн. Стоит только задуматься, почему мы не слышим эхо в квартире или в огромном концертном зале? Есть ли польза от него и где оно применяется?
Если звуковые волны, вызванные нашим собственным голосом или другим каким-либо источником звука, при своем распространении встречают препятствие (стену, отвесную скалу, лес), то они отражаются и могут достигнуть снова уха наблюдателя иногда значительно позже, чем при непосредственном своем распространении. Такой повторный звук, обусловленный отражением звуковых волн, и называется эхо.
Так как скорость распространения звука в одну секунду равна примерно (в зависимости от температуры) 333 м, то понятно, что если отражающая звук стена находится от нас на таком именно расстоянии 333 м, то мы услышим повторение вызванного нами звука (слова или целой фразы) через две секунды.
Мы слышим эхо в том случае, если отражённый звук воспринимается отдельно от произнесённого. Для этого нужно, чтобы между воздействием этих звуков на ухо было 0,06 с. А в квартире интервал намного меньше из-за малого расстояния. Кроме этого, многие предметы (мягкая мебель, шторы) поглощают звук.
Посмотрите ниже расположенный фрагмент, чтобы понять природу эхо.
Отсюда понятно, вместе с тем, что можно воспользоваться эхо и для самого определения скорости звука, для чего необходимо измерить расстояние и соответствующий промежуток времени. Такой способ определения скорости звука был применен на самом деле (см. «Журнал Русского физико-химического общества», 1895, H. Гезехус).
Прекрасное эхо, чрезвычайно отчетливо и громко повторяющее произносимые слова, получается, между прочим, в длинном гроте, находящемся в Гатчинском дворцовом саду. Обычное явление эха представляет среди швейцарских и других гор.
Нередки и многократные эхо, вызываемые несколькими последовательными отражениями звуковых волн. Так, в Потсдаме, близ Берлина, в одном из залов дворца Сан-Суси, громкое однократное хлопанье в ладоши производит впечатление продолжительного залпа ружейной пальбы.
Особенно замечательно эхо во дворце Симонетта возле Милана; выстрел, произведенный из окна главного здания, повторяется до 50 раз, вследствие отражения звука от различных пристроек дворца.
Частный случай эха составляет сосредоточение звука посредством отражения его от вогнутых кривых поверхностей. Так, если источник звука помещен в одном из двух фокусов эллипсоидального свода, то звуковые волны собираются в другом его фокусе. Таким образом объясняется, например, знаменитое «ухо Диониса» в Сиракузах — грот или углубление в стене, из которого каждое слово, произнесенное заключенными в нем, могло быть услышано в некотором удаленном от него месте. Подобным акустическим свойством обладала одна церковь в Сицилии, где в известном месте можно было слышать произносимые шепотом слова в исповедальне. Известны также в этом отношении храм мормонов у Соленого озера в Америке и гроты в монастырском парке Олива около Данцига.
Явление отражения характерно и для ультразвуковых волн (механических волн с частотой свыше 20000 Гц). От специальных пьезоэлектрических излучателей ультразвук узким пучком направляется к исследуемому объекту, отражаясь от которого он позволяет увидеть картину в деталях. На отражении основаны эхолокация (метод определения расстояний), ультразвуковая дефектоскопия (обнаружение дефектов, полостей, трещин в литых металлических изделиях), эхоисследование в медицине (см. видеофрагмент ниже).
Отражение инфразвуков (механических волн с частотой до 20 Гц) позволяет рыболовецким промысловым судам с помощью специальных устройств быстро обнаруживать стаи рыб.
Эхолокация в природе
Летучая мышь издает ультразвуки, а затем улавливает эхо, отраженное от препятствий. Обладая способностью оценивать сверхкороткие промежутки времени от посылки звукового сигнала до его возвращения, она очень точно определяет расстояние до насекомых, за которыми охотится, и уверенно, не натыкаясь на деревья, летят в густом лесу.
Природные сонары летучих мышей не могут не восхищать исследователей и, в частности, они не могут не вызывать зависти у специалистов по радиолокации. Они обладают очень высокой чувствительностью, позволяющей улавливать крайне слабые эхо-сигналы от комара, который пролетает на расстоянии нескольких метров. Еще более удивительно то, что сонар летучей мыши позволяет ей различить эхо от неподвижного препятствия и эхо от движущегося объекта. Сама-мышь находится в движении. И при этом она не только легко различает неподвижные и движущиеся объекты, но способна воспринять слабенькое эхо от летящего комара на фоне во много раз более сильного эха от поверхности земли, деревьев и т. п. Специалисты по радиолокации знают, как трудно подчас различить радиоэхо от низко летящего самолета и от земной поверхности. Естественно, что их не может не заинтересовать природный сонар летучей мыши.
Как и летучие мыши, дельфины обладают великолепным природным сонаром. Эхолокацию дельфинов обнаружили в начале 50-х годов прошлого столетия. Эхолокация у дельфинов, как и у летучих мышей, осуществляется на ультразвуковых частотах. Дельфины используют главным образом частоты от 80-100 к Гц. Мощность излучаемых дельфинами локационных сигналов может быть очень большой; известно, что они могут обнаруживать косяки рыбы на расстояниях до километра. Дельфин способен воспринимать очень слабые эхо-сигналы в сильнейшем шуме. Например, он прекрасно «замечает» маленькую рыбку, появившуюся на расстоянии 50 м.
Эхо
- отражение упругих механических волн - явление, характерное, как для звуковых волн, так и для ультразвуковых волн, неслышимых человеком. Оно встречается в природе и помогает животным ориентироваться в пространстве. Человек взял к себе на службу и научился использовать это необычное физическое явление.
Что такое эхо и откуда оно берется.
Эхо бывает двух типов - линейное и акустическое. Линейное создают электрические цепи, подсоединяемые к проводным линиям. Акустическое эхо - это проблема всех считывающих и воспроизводящих звук устройств. Возникает оно при отражении звука, за счет попадания его из внешнего динамика в микрофон. В этом случае собеседник слышит не только речь другого абонента, но и свою собственную, вернувшуюся к нему как акустическое эхо.
Следовательно, причины возникновения эха можно так же поделить на две группы. Первая - абонентское оборудование (ваш телефон) и его аксессуары, вторая - оборудование Вашего оператора, либо компания, предоставляющая услуги проводной телефонной связи.
Первая группа причин. Так как динамик и микрофон Вашего аппарата находятся в одном корпусе, то, при наличии определенных условий может возникать акустическое эхо. Звук из динамика в микрофон может попадать по двум причинам: первая - отсутствие «герметичности» соединения динамика с отверстием для оного в корпусе, за счет чего звук из этого динамика распространяется по корпусу и попадает в динамик. Такое явление может быть вызвано либо механической расшатанностью корпуса в процессе эксплуатации, либо таковой его конструкцией; вторая возможная причина - чехол. По прошествии некоторого времени с момента начала эксплуатации, чехлы имеют обыкновение несколько «разнашиваться», за счет чего образуется некоторое количество свободного пространства между чехлом и корпусом телефона, которое способствует экранированию звука из динамика в микрофон.
Во второй группе причин можно выделить следующее: первое - приемопередатчик базовой станций вашего оператора, вблизи которой вы находитесь, второе - поставщик проводной телефонной связи, с абонентом которого вы разговариваете. Происходит это из-за отражения части сигнала при переходе от местной линии к магистральной.
Как определить причину возникновения эффекта эха в вашем мобильном телефоне.
Чтобы эффективно решить проблему, необходимо точно определить причину ее возникновения. К сожалению, со стопроцентной точностью это сделать вряд ли удастся, но всё же вероятность велика.
Итак, если эхо - явление постоянное или же наоборот, невозможно проследить никакой закономерности в его появлении, то причина, скорее всего - ваш аппарат. Чтобы окончательно в этом убедиться, попробуйте уменьшить громкость динамика. В случаях, когда после этого эхо пропадает, причиной его возникновения была в телефоне. Так же попробуйте снять чехол. Исчезло эхо - чехол причина.
Если же эхо возникает в каких-либо определенных местах, либо при звонках на какие-то определенные номера, или возникло на какой-то определенный промежуток времени, то ваш терминал винить не стоит. Тут имеет место одна из второй группы причин. БС виновата, если эхо возникает в каком-то месте, и не виновата, если при появлении эха вы связываетесь со стационарным телефоном. Когда у вас возникло эхо - попробуйте в этом же месте сим карту другого оператора. Эхо пропало - причина ОСС, нет - нет.
Как с этим бороться.
Если дело в вашем аппарате, выходы следующие: уменьшить громкость динамика, если причина в корпусе, если это не помогает, выход остается один - замена телефона. Причина в чехле - решение такой проблемы, как нетрудно догадаться, это отказ от использования чехла, либо, если этот вариант не приемлем - замена его на новый, более плотный.
Если оператор виной вашим несносным мучениям, то необходимо позвонить в абонентскую службу и сообщить место, где вы постоянно ощущаете недостатки в качестве связи. Вашу заявку примут, но когда устранят причину (и устранят ли ее) неизвестно. Способ воздействия у рядового пользователя на оператора только один - звонить и звонить. Либо, если всё совсем плохо, можно сменить оператора, предварительно убедившись, что у вас не возникнет подобных проблем с новым.
Для борьбы с эхом, возникающим при звонках на обычный стационарный телефон существуют специальные подавители эха. Эти устройства идентифицируют человеческую речь, исходящую из одного конца соединения, и подавляют все сигналы, идущие в обратном направлении.
Как видно, проблема без затрат решается не во всех случаях, но все же она решается. Кстати эхо может возникать, по вине прослушивающих устройств, тут необходимо поменьше читать книг про шпионов.
