Ascoltando l'oceano Disegno, descrizione

LABORATORIO SCIENTIFICO PER BAMBINI
Libreria gratuita / Elenco / Laboratorio di scienze per bambini

Ascoltando l'oceano Laboratorio di scienze per bambini

Laboratorio di scienze per bambini

Elenco / Laboratorio di scienze per bambini

Probabilmente hai prestato attenzione: in relazione ai mari, agli oceani, la parola "mistero" è usata tanto spesso quanto in relazione allo spazio. Questa non è una coincidenza. L'esplorazione degli oceani è molto, molto difficile. E sebbene la conoscenza di questo elemento si accumuli costantemente, oggi c'è ancora molto incomprensibile.

Quali sono le difficoltà? Dalla plancia di una nave da ricerca, infatti, si possono calare gli strumenti a qualsiasi profondità e si possono determinare la composizione dell'acqua di mare, la salinità, la velocità e la temperatura delle correnti. Le telecamere di acque profonde aiutano a monitorare la vita degli abitanti del mare. Ci sono anche batiscafi in cui puoi scendere a grandi profondità.

Tutto questo è così. Ma il mare è mutevole. E se le cosiddette correnti stazionarie, giorno dopo giorno, anno dopo anno, seguendo la stessa direzione e alla stessa profondità, sono davvero relativamente facili da studiare, allora che dire delle perturbazioni idriche che sorgono e scompaiono nel giro di poche ore? Come indagare i vortici sottomarini dell'anello, che generano, secondo gli scienziati, cicloni o anticicloni che cambiano il tempo in tutto il mondo? Dopotutto, semplicemente non c'è tempo per "sentirli", sondandoli con strumenti di profondità. Anche tenere traccia del movimento dei banchi di pesci per dare comandi chiari ai pescherecci non è facile e costoso. Per fare ciò, è necessario mantenere quasi un'intera flotta aerea e la sua efficacia non è così eccezionale, poiché uno stipite può essere rilevato dall'aria solo a una profondità relativamente bassa. Pertanto, ormai da tempo, gli scienziati sono alla ricerca di un metodo che consenta di ottenere un quadro dettagliato e completo dei fenomeni che si verificano nel mare, e non solo dati frammentari ottenuti nei punti in cui le navi da ricerca hanno abbassato i loro strumenti di misurazione .

Certo, sarebbe molto allettante illuminare la colonna d'acqua con una sorta di radiazione, proprio come una macchina a raggi X risplende attraverso i pannelli di cemento delle case, mostrando tutti i loro difetti su una pellicola fotografica. Ma in acqua, i raggi X svaniscono prima di aver percorso una decina di metri. Le onde radio decadono altrettanto rapidamente. Quindi il radar sott'acqua sarebbe cieco. Anche i raggi di luce si dissipano rapidamente. Il suono rimane...

Gli esperti sanno da tempo che il suono percorre distanze considerevoli nell'acqua. Ma è adatto per l'uso in un localizzatore subacqueo?

ascoltando l'oceano
Ecco come funziona l'"altoparlante" subacqueo

Per rispondere a questa domanda, gli scienziati dell'Istituto di fisica generale dell'Accademia delle scienze dell'URSS hanno organizzato il seguente esperimento: un emettitore di suoni è stato fissato sulla parte sottomarina di una nave da ricerca: un enorme cilindro di metallo con due coperture a membrana e un elettromagnete all'interno . Un generatore di tensione a frequenza audio è stato collegato agli avvolgimenti dell'elettromagnete e la nave è andata in mare.

ascoltando l'oceano
Ecco un altro dei misteri dell'oceano: più la nave si allontana dalla costa, maggiore è l'ampiezza del suono che riceve il sonar.

Il tempo passò. La nave andava sempre più lontano e l'idrofono installato vicino alla riva riceveva con sicurezza il suo segnale. Anche 400 chilometri di distanza quasi non hanno indebolito il filo sonoro che collegava la nave alla riva: l'idrofono riceveva ancora chiaramente il suono dell'emettitore.

Si è scoperto che vicino alla costa è possibile ricevere l'eco sonora dei processi che si verificano nel mare ea migliaia di chilometri dall'idrofono. Hanno provato a farlo, ma dopo aver ascoltato i segnali dell'idrofono, che in un altro esperimento sono stati registrati da un registratore per diversi giorni consecutivi, gli scienziati hanno scoperto qualcosa che non poteva essere decifrato: una miscela caotica di tutti i suoni possibili, dall'infrarosso -da basso a ultra-alto, è apparso sul nastro magnetico. Nessun computer aiuterebbe a capire un tale pasticcio sonoro.

È diventato chiaro che ascoltare il mare è inutile. Devi sondarlo, solo sondarlo con il tuo suono, proprio come fa un localizzatore. Tuttavia, il principio diretto su cui funziona il localizzatore non era adatto ai fisici. Probabilmente sai che il localizzatore invia segnali radio nel cielo e raccoglie il loro riflesso. Si potrebbe presumere che un banco di pesci nell'acqua sia anche in grado di riflettere un segnale sonoro caduto su di esso: la sua densità è diversa dalla densità dell'acqua. Ma un vortice o un flusso anulare molto probabilmente non rifletterà il suono o lo rifletterà molto debolmente. L'acqua, dopo tutto, è acqua, e non fa differenza se è ferma o in movimento. Pertanto, hanno deciso di separare l'emettitore di suoni e l'idrofono a una distanza di decine di chilometri. Il calcolo era che le perturbazioni dell'acqua o dello stesso branco di pesci che appariva tra di loro, almeno un po', avrebbero impedito al suono di propagarsi nell'acqua, distorcendone l'ampiezza o la fase. E per evitare che segnali estranei entrino nell'amplificatore dell'idrofono, hanno deciso di incorporare un filtro sintonizzato in modo molto preciso sulla frequenza dell'emettitore del suono.

Quindi è stato necessario pensare allo schema completo del suono del mare. E qui i fisici prima di tutto hanno ricordato l'effetto Doppler.

Probabilmente hai sperimentato questo effetto più di una volta. Ricorda: quando il treno si avvicina alla stazione, il suo segnale acustico è più alto di quando è passato. Questo perché all'inizio le velocità del suono e dei treni si sommano, il suono vola più velocemente e la sua frequenza per un osservatore fermo diventa più alta. Quindi la velocità del treno è già sottratta dalla velocità del suono. La sua frequenza sta diminuendo.

Per un ricevitore audio a banda larga come il nostro orecchio, non importa. Ma se è sintonizzato solo sulla frequenza del corno, come l'idrofono lo è sulla frequenza del trasmettitore, allora non si sentiranno né le frequenze più alte né quelle più basse. Pertanto, hanno deciso di installare l'emettitore di suoni sul fondo del mare, immobile, e non su una nave, che, con il suo movimento, potrebbe cambiare la frequenza.

ascoltando l'oceano
Questa figura mostra chiaramente come le fasi dei segnali differiscono a causa del fatto che il cavo con gli idrofoni non è posato esattamente lungo il raggio.

Un idrofono per un'analisi accurata non era, come ragionavano gli scienziati, sufficiente. Per coprire quanto più spazio possibile, i ricevitori sonori hanno bisogno di almeno qualche decina. Quindi sarà possibile non solo registrare un banco di pesci o un vortice anulare, ma anche monitorarne i movimenti. Cioè, sarà possibile creare una certa immagine spaziale dei disturbi nel mare e scoprire cosa ha causato questi disturbi.

Puoi dire a lungo come è stata preparata l'attrezzatura per l'esperimento: negli idrofoni sono stati integrati speciali preamplificatori, in grado sia di sentire segnali deboli che di non "assordare" da quelli troppo forti, come hanno cercato modi per proteggerli dalla pressione dell'acqua e dalla corrosione, come hanno scelto la più interessante dal punto di vista scientifico, una sezione del mare ... Ci sono state molte difficoltà nella preparazione. Hanno aspettato gli scienziati durante l'esperimento.

Dopo che l'emettitore di suoni e cinquanta idrofoni su un cavo comune sono stati immersi sul fondo del mare e tutti i dispositivi sono stati accesi, invece del segnale previsto, i ricercatori hanno visto cinquanta segnali con fasi diverse sullo schermo dell'oscilloscopio: tutti gli idrofoni no lavorare insieme, ma fuori servizio.

Il motivo si è rivelato semplice: affinché tutti gli idrofoni funzionino, come si suol dire, all'unisono, la distanza da ciascuno di essi all'emettitore del suono deve essere la stessa. Quindi tutti i segnali arriveranno a loro in una fase. Ma dopo tutto, un cavo non può essere posato perfettamente uniformemente a una profondità di cento metri, con una precisione di micron. Il modo in cui cade in fondo è una questione di fortuna.

Eppure, gli idrofoni sono riusciti a far funzionare in una squadra. I fisici hanno allineato le fasi con altissima precisione sviluppando speciali dispositivi elettronici di sfasamento. E ora la traccia fissa - così gli esperti chiamavano il loro localizzatore di suoni subacquei - sta già fornendo informazioni. Ora i teorici lo stanno analizzando, cercando schemi che permettano di determinare esattamente cosa significa questa o quella distorsione del segnale, a quale fenomeno nel mare corrisponde.

In futuro, gli scienziati stanno pensando di installare tali rotte su tutti i mari e gli oceani. E, a quanto pare, non è lontano il tempo in cui avranno molti meno segreti.

Autore: A.Fin

Ti consigliamo articoli interessanti sezione Laboratorio di scienze per bambini:

▪ tsunami

▪ Motore elettrico da graffette

▪ Sismografo

Vedi altri articoli sezione Laboratorio di scienze per bambini.

Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo.

<< Indietro

Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:

Macchina per diradare i fiori nei giardini 02.05.2024

Nell'agricoltura moderna si sta sviluppando il progresso tecnologico volto ad aumentare l'efficienza dei processi di cura delle piante. Presentata in Italia l'innovativa macchina per il diradamento dei fiori Florix, progettata per ottimizzare la fase di raccolta. Questo attrezzo è dotato di bracci mobili, che permettono di adattarlo facilmente alle esigenze del giardino. L'operatore può regolare la velocità dei fili sottili controllandoli dalla cabina del trattore tramite joystick. Questo approccio aumenta significativamente l'efficienza del processo di diradamento dei fiori, offrendo la possibilità di adattamento individuale alle condizioni specifiche del giardino, nonché alla varietà e al tipo di frutto in esso coltivato. Dopo due anni di test della macchina Florix su diverse tipologie di frutta, i risultati sono stati molto incoraggianti. Agricoltori come Filiberto Montanari, che utilizza una macchina Florix da diversi anni, hanno riscontrato una significativa riduzione del tempo e della manodopera necessari per diluire i fiori. ... >>

Microscopio infrarosso avanzato 02.05.2024

I microscopi svolgono un ruolo importante nella ricerca scientifica, consentendo agli scienziati di approfondire strutture e processi invisibili all'occhio. Tuttavia, vari metodi di microscopia hanno i loro limiti e tra questi c'è la limitazione della risoluzione quando si utilizza la gamma degli infrarossi. Ma gli ultimi risultati dei ricercatori giapponesi dell'Università di Tokyo aprono nuove prospettive per lo studio del micromondo. Gli scienziati dell'Università di Tokyo hanno presentato un nuovo microscopio che rivoluzionerà le capacità della microscopia a infrarossi. Questo strumento avanzato consente di vedere le strutture interne dei batteri viventi con sorprendente chiarezza su scala nanometrica. In genere, i microscopi nel medio infrarosso sono limitati dalla bassa risoluzione, ma l’ultimo sviluppo dei ricercatori giapponesi supera queste limitazioni. Secondo gli scienziati, il microscopio sviluppato consente di creare immagini con una risoluzione fino a 120 nanometri, ovvero 30 volte superiore alla risoluzione dei microscopi tradizionali. ... >>

Trappola d'aria per insetti 01.05.2024

L’agricoltura è uno dei settori chiave dell’economia e il controllo dei parassiti è parte integrante di questo processo. Un team di scienziati dell’Indian Council of Agricultural Research-Central Potato Research Institute (ICAR-CPRI), Shimla, ha trovato una soluzione innovativa a questo problema: una trappola per insetti alimentata dal vento. Questo dispositivo risolve le carenze dei metodi tradizionali di controllo dei parassiti fornendo dati sulla popolazione di insetti in tempo reale. La trappola è alimentata interamente dall'energia eolica, il che la rende una soluzione ecologica che non richiede energia. Il suo design unico consente il monitoraggio sia degli insetti dannosi che utili, fornendo una panoramica completa della popolazione in qualsiasi area agricola. “Valutando i parassiti target al momento giusto, possiamo adottare le misure necessarie per controllare sia i parassiti che le malattie”, afferma Kapil ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

Come il cervello comprende la grammatica 22.12.2015

L'eccezionale linguista moderno Noam Chomsky alla fine degli anni '50 del secolo scorso ha suggerito che la capacità di parlare qualsiasi lingua è innata in noi. Secondo questa ipotesi, le sequenze di parole in frasi grammaticalmente corrette corrispondono ad alcune strutture astratte che esistono nella nostra mente, così che possiamo riconoscere un'espressione linguistica, anche se è completamente priva di significato nel contenuto, ad esempio: "I pensieri verdi incolori dormono furiosamente." Ma c'è anche una spiegazione opposta, che consiste nel fatto che la lingua è formata dal costante confronto di parole che suonano con il loro posto nella frase: è così che si realizzano le strutture grammaticali. Si presume che in questo caso le nostre idee su come costruire una frase siano prese dall'esperienza.

I neuroscienziati della New York University, della Peking University e della Max Planck Society si sono proposti di scoprire sperimentalmente cosa accade nel cervello quando si imparano le unità linguistiche. I partecipanti all'esperimento hanno ascoltato frasi in inglese e cinese settentrionale (cioè chi conosceva l'inglese ascoltava l'inglese e chi conosceva il cinese ascoltava il cinese) e parole, frasi e frasi sono state pronunciate loro senza suggerimenti intonazionali (senza tono crescente e decrescente, ecc.) e in un ok arbitrario. Cioè, ad esempio, una persona ascoltava in modo casuale frasi ordinarie, come "Il caffè scaccia il sonno", alcune strane affermazioni come "La bambola rosa offende una ragazza" e solo un insieme di parole, come se organizzate in una frase, per esempio "svegliare le uova di gelatina rosa" . Inoltre, in ogni caso, le parole venivano pronunciate a intervalli regolari.

L'obiettivo dei ricercatori era vedere come il cervello distingue tra i diversi livelli di organizzazione del linguaggio (cioè come distingue le sequenze di parole dalle frasi ed entrambe dalle frasi) senza intonazione e altri indizi. L'attività cerebrale è stata monitorata mediante l'encefalografia magnetica, quando si registrano i cambiamenti nei campi magnetici generati dalle strutture neuronali, e l'elettrocorticografia, quando l'attività elettrica viene registrata direttamente sulla corteccia cerebrale (tale procedura, ovviamente, è possibile solo con pazienti che sono già sottoposto a chirurgia cerebrale) . In un articolo su Nature Neuroscience, gli autori scrivono di essere riusciti a identificare le attività associate alle parole, alle loro combinazioni e frasi, e tutti e tre i livelli di organizzazione del linguaggio sono stati analizzati simultaneamente dal sistema nervoso. E tutto questo è successo, sottolineiamo ancora una volta, senza indizi sotto forma di intonazione o pronuncia irregolare delle parole nel tempo, che potrebbero dare una sorta di connessione tra loro.

I risultati confermano l'ipotesi di Chomsky che la lingua che ascoltiamo rientri nelle cellule grammaticali preparate per essa, il che è altrettanto vero per lingue distanti come cinese e inglese. (Si noti che non si tratta del significato delle parole, non del fatto che una particolare combinazione di suoni corrisponda a qualche oggetto o fenomeno, ma della componente grammaticale della lingua.) Sebbene, molto probabilmente, i nuovi dati verranno controllati di più di una volta e ricontrollare - l'ipotesi della "grammatica innata", nonostante la sua fama, è ancora considerata da molti "troppo originale".

Altre notizie interessanti:

▪ Nano gel medico

▪ Razer Ornata - le prime tastiere con interruttori Razer Mecha-Membrane

▪ Il pericolo del permafrost

▪ Materiali di terre rare dalle acque reflue

▪ Nuova pelle PU resistente

News feed di scienza e tecnologia, nuova elettronica

Materiali interessanti della Biblioteca Tecnica Libera:

▪ sezione del sito Strumento per elettricisti. Selezione dell'articolo

▪ articolo Scienza dei materiali. Culla

▪ Articolo Quali pietre sono chiamate preziose? Risposta dettagliata

▪ Articolo sull'orchidea. Leggende, coltivazione, metodi di applicazione

▪ articolo Metal detector su un singolo chip. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

▪ articolo LED domestici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Lascia il tuo commento su questo articolo:

Tutte le lingue di questa pagina

Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito