Ultraskaņa

Ultraskaņa ir ciklisks skaņas spiediens ar lielāku frekvenci nekā cilvēka dzirdes augstākā robeža. Lai gan šī robeža katrai personai atšķiras, tomēr fizikā tiek uzskatīts, ka ultraskaņas zemākais raksturojošais lielums ir 20kHz. Ultraskaņa tiek izmantota dažāda veida tehnikā, un tai ir liela nozīme arī dzīvnieku dzīvē. Vispopulārākais ultraskaņas pielietojuma veids ir ultrasonogrāfija, lai iegūtu embriju attēlus dzemdē. Mūsdienās pastāv vēl liels skaits ultraskaņas pielietošanas veidu.

Ultraskaņas pielietošanas veidi

Pateicoties ultraskaņai mūsdienās ir izgudrots eholots. Eholotus lieto kuģniecībā, jo ar tiem ir iespējams izmērīt jūras dziļumu un noteikt jūras, vai kādas citas ūdens tilpnes reljefu. Eholots sastāv no trīs svarīgām sastāvdaļām bez kurām eholots nevar pastāvēt: ultraskaņas viļņa avota, ultraskaņas viļņa uztvērēja un no ierīces laika mērīšanai. Eholots darbojas ultraskaņas impulsam izstarojoties vertikāli lejup, kad impulss ir sasniedzis ūdens tilpnes dibenu, tas atstarojas un atgriežas atpakaļ, kur to uztver uztvērējs. Zinot ultraskaņas impulsa izplatīšanās un atgriešanās laiku ir iespējams noteikt ūdens tilpnes reljefu. Ultraskaņu ir iespējams izmantot arī kā lokatoru. Šis process ir līdzīgs tam, kā strādā eholots, taču šajā gadījumā ir nepieciešams ultraskaņas impulsu raidīt horizontālā virzienā. Pēc šāda līdzīga principa strādā dažādu dzīvnieku un kukaiņu eholokācija. Ultraskaņu iespējams arī izmantot, lai cietā vielā radītu iedobumus vai pulēt, lai pulētu kādu virsmu. Lai noritētu šis process ir nepieciešama ļoti spēcīga ultraskaņa un smalks, abrazīvs cietas vielas pulveris. Ultraskaņu izmanto arī, lai iegūtu, piemēram, krāsas emulsiju. Ultraskaņu izmanto arī parfimērijā un farmācijā, lai sarautu šūnu membrānās, un atbrīvotu dažādu vielu ekstraktus. Vēl ultraskaņu izmanto medicīniskajā diagnostikā. Ar ultraskaņu iespējams iznīcināt baktērijas un vēl veikt daudzus citus uzdevumus.

Spēja dzirdēt ultraskaņu

Augstākā frekvences robeža cilvēkam ir apmēram 20kHz, ko uztver ar vidusausi, kas darbojas, kā zemas pārejas filtrs. Virsskaņas dzirde var rasties, ja ultraskaņa tiek tieši pievadīta galvaskausa kaulā un sasniedz auss gliemezi, neejot caur vidusausi. Šajā jomā ir veikti un ir apstiprinājušies zinātniski pētījumi. Šo īpašību sauc par virsskaņas efektu — pat bez dzirdes, augstas frekvences skaņai var būt ietekme uz cilvēka prātu. Psihoakustikā pastāv uzskats, ka bērni var dzirdēt dažādas augstu toņu skaņas, kas kļūstot vecākiem, nav sadzirdamas, tāpēc ka cilvēkiem ar augstāku toņu robežu ir tendence kļūt zemākai līdz ar vecumu. Daudziem dzīvniekiem — kā suņi, kaķi, delfīni, sikspārņi un peles, piemīt augstākā frekvences robeža, kas ir lielāka nekā cilvēkiem, un tieši tādēļ šie dzīvnieki spēj dzirdēt ultraskaņu.

Medicīniskā ultrasonogrāfija

Tā diagnostiska ierīce, kuras uzdevums ir veidot medicīnisku attēlu, izmantojot ultraskaņu. Ultrasonogrāfiju pielieto, lai vizualizētu kā iekšējos orgānus, tā virspusējās struktūras (vairogdziedzeri, krūts dziedzeri, muskuļus, cīpslas, sēkliniekus, u.c). Ar ultrasonogrāfijas palīdzību mūsdienu medicīna ir spējīga noteikt iekšējo orgānu izmēru, struktūru un to bojājumus, iegūstot tomogrāfisku attēlu reālajā laikā. Šī metode tiek lietota, lai vizualizētu augli tā attīstības gaitā un veiktu profilaktisko aprūpi. Ultraskaņu izmanto veselības aprūpes speciālisti, kurus sauc par ultrasonogrāfistiem. Ultrasonogrāfija tiek lietota arī kā ginekoloģijā, tā dzemdniecībā, grūtniecības laikā izvērtējot gan augli, gan sievietes mazā iegurņa orgānus. Ultrasonogrāfija tiek pielietota jau vismaz 50 gadus. Tā ir plaši izplatīta diagnostikas ierīce modernajā medicīnā. Tehnoloģija ir relatīvi lēta salīdzinājumā ar tādām diagnostikas tehnoloģijām, kā magnētiskā rezonanse vai datortomogrāfija. Nav veikti plaši pētījumi, kā tieši ultrasonogrāfija cilvēku ilgstošā laika periodā vai arī kādu ietekmi tā atstāj uz nākamajām paaudzēm, taču līdz šim brīdim tiek uzskatīts, ka šis diagnostikas veids ir drošs, jo netiek izmantots jonizējošais starojums un nav datu par ultraskaņas kaitīgumu. Ultraskaņas enerģija rada mehāniska spiediena viļņus caur mīkstajiem audiem. Ultraskaņa rada siltumu, spiediena izmaiņas un mehāniskus traucējumus audos. Ultraskaņas diagnostikas intensitāte var radīt temperatūras celšanos, kas ir bīstami jūtīgiem organismiem un embrijiem.

Ultraskaņas mitrinātājs

Ultraskaņas mitrinātājs, viens no smidzinātāja veidiem, kas rada ļoti spēcīgu strūklu. Tas darbojas vibrējot metāla plāksnei ultraskaņas frekvencē smidzinot ūdeni. Šajā procesā ūdens nav sasildīts tik daudz, lai varētu, tas rada vēsu miglu. Ultraskaņas spiediena viļņi smidzina ne tikai ūdeni, bet arī dažādas vielas un organismus ūdenī, ieskaitot kalciju, citus minerālus, vīrusus, sēnes, baktērijas un citas vielas.

Ultraskaņa un dzīvnieki

Sikspārņi

Sikspārņi lieto dažādu diapazonu (atbalsošanas) tehniku, lai atrastu savu laupījumu. Viņi izmanto impulsus, kuru frekvence ir no 25 līdz 120 kHz, kaut gan ir domstarpības par augstāko frekvenču robežu. Sikspārņu impulsu raidīšanas biežums ir no 5 līdz 60 impulsiem sekundē.

Suņi

Suņi var sadzirdēt augstākas frekvences skaņas nekā cilvēki. Suņu svilpēs tiek izmantotas augstas frekvences skaņas imitēšana, lai sasauktu suni. Suņu svilpes skaņa cilvēkam nav dzirdama, taču suns uz to reaģē ļoti labi. Dažas suņu svilpes izdala ļoti augstas frekvences skaņas. Suņi dzird ultraskaņu, kuras frekvence ir līdz 100 kHz.

Delfīni un vaļi

Ir labi zināms, ka daži vaļi spēj dzirdēt ultraskaņu un tiem ir savs dabiskais sonors. Dažādi vaļi lieto ultraskaņu, kā medību rīku. Delfīni izmanto ultraskaņu, kuras frekvence ir līdz 50 kHz.

Naktstauriņi

Arī naktstauriņi uztver ultraskaņu ļoti plašā frekvenču diapazonā — no 10 līdz 200 kHz. Tieši naktstauriņi ir vieni no tiem dzīvniekiem, kuri spēj uztvert visaugstākās skaņas. Šādas spējas tiem ir attīstītas, lai varētu sekmīgāk izvairīties no sikspārņiem, kuri ir nakts tauriņu dabiskie ienaidnieki.

Skatīt arī