В последнее время особенно много ведется споров о вреде и пользе ветрогенераторов с точки зрения экологии. Рассмотрим несколько позиций, на которые в первую очередь ссылаются противники ветроэнергетики.
Одним из основных аргументов против использования ветрогенераторов является шум
. Ветроэнергетические установки производят два вида шума: механический и аэродинамический. Шум от современных ветрогенераторов на расстоянии 20 м от места установки составляет 34 - 45 дБ. Для сравнения: шумовой фон ночью в деревне составляет 20 - 40 дБ, шум от легковой автомашины при скорости движения 64 км/ч - 55 дБ, шумовой фон в офисе - 60 дБ, шум от грузовика при скорости движения 48 км/ч на удалении от него в 100м - 65 дБ, шум от отбойного молотка на расстоянии 7 м - 95 дБ. Таким образом ветрогенераторы не являются источником шума каким-либо образом негативно воздействующим на здоровье человека.
Инфразвук и вибрация
- еще один вопрос негативного воздействия. Во время работы ветряка на концах лопостей образуются вихри, которые, собственно, и есть источниками инфразвука, чем больше мощность ветряка, тем больша мощность вибрации и негативное воздействие на живую природу. Частота этих вибраций - 6-7 Гц- совпадает с природным ритмом мозга человека, поэтому возможны некоторые психотропные эфекты. Но это все относится к мощным ветроэлектростанциям (на даже и относительно их это не доказано). Малая ветроэнергетика в этом аспекте намного безопасней за железнодорожный транспорт, автомобили, трамваи и другие источники инфразвука, с которыми ми сталкиваемся ежедневно.
Относительно вибраций
, то они больше угрожают не людям, а зданиям и сооружениям, методы ее снижения - это вопрос хорошо изученный.Если для лопастей выбран хороший аэродинамический профиль, ветротурбина хорошо отбалансирована, генератор в рабочем состоянии, своевременно проводится техосмотр, то и проблемы вообще нету. Разве что может понадобиться дополнительная амортизация, если ветряк стоит на крыше.
Еще ссылаются противники ветрогенераторов на так званое визуальное воздействие
. Визуальное воздействие - это субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветроустановок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные дизайнеры привлекаются для обоснования новых проектов. Между тем, при проведении опроса общественного мнения на вопрос «Портят ли ветрогенераторы общий пейзаж?» 94% респондентов ответили отрицательно, причем, многие подчеркнули, что с эстетической точки зрения, ветрогенераторы гармонично вписываются в окружающую среду в отличие от традиционных ЛЭП.
Также, одним из аргументов против использования ветрогенераторов является вред, наносимый животным и птицам
. В то же время статистика показывает, что из расчета на 10 000 особей из-за ветрогенераторов погибает менее 1 шт, из-за телебашен - 250 шт, от пестицидов - 700 шт, из-за различных механизмов - 700 шт, из-за ЛЭП - 800 шт, из-за кошек - 1000 шт, из-за домов/окон - 5500шт. Таким образом, ветрогенераторы не являются самым большим злом для представителей нашей фауны.
Но в свою очередьветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн углекислого газа, 9 тонн оксида серы, 4 тонн оксида азота. Возможно, переход к ветроэнергетике позволит повлиять на скорость уменьшения озонового слоя, и, соответственно, на темпы глобального потепления.
Кроме того, ветроустановки, в отличие от тепловых электростанций, производят электроэнергию без использования воды, что позволяет сократить эксплуатацию водных ресурсов.
Ветрогенераторы производят электроэнергию без сжигания традиционных видов топлива, это позволяет сократить спрос и цены на топливо.
Анализируя вышеизложенное, можно с уверенностью сказать, что с экологической точки зрения ветрогенераторы не представляют вреда.
Практическим же подтверждением этого является то, что
эти технологии набирают Стремительное развитие в Евросоюзе, США, Китае и других странах мира. Современная ветроэнергетика вырабатывает сегодня более 200 млрд. кВт.ч в год, что эквивалентно 1,3% глобального производства электроэнергии. В то же время в некоторых странах этот показатель достигает 40%.
Благодаря музыкальным инструментам мы можем извлекать музыку - одно из самых уникальных творений человека. От трубы до пианино и бас-гитары, с их помощью было создано бесчисленное количество сложных симфоний, рок-баллад и популярных песен.
Однако в этом списке перечислены некоторые из самых странных и причудливых музыкальных инструментов, существующих на планете. И, кстати, некоторые из них из разряда «разве такое вообще существует?»
Итак, перед вами - 25 действительно странных музыкальных инструментов - в звуке, дизайне или, чаще всего, и в том и другом.
25. Овощной оркестр (Vegetable Orchestra)
Созданный почти 20 лет назад группой друзей, увлекавшихся инструментальной музыкой, Овощной оркестр в Вене стал одной из самых странных групп музыкальных инструментов на планете.
Музыканты делают свои инструменты перед каждым выступлением - полностью из овощей, таких как морковь, баклажаны, лук-порей - чтобы устроить совершенно необычное представление, которое только могут увидеть и услышать зрители.
24. Музыкальная шкатулка (Music Box)
Строительная техника чаще всего шумит и раздражает своим грохотом, сильно контрастируя с небольшой музыкальной шкатулкой. Но была создана одна массивная музыкальная шкатулка, которая объединяет в себе и то и другое.
Этот почти однотонный виброуплотнитель был переоборудован так, чтобы вращаться так же, как классическая музыкальная шкатулка. Он умеет воспроизводить одну знаменитую мелодию - «Знамя, усыпанное звёздами» (гимн США).
23. Кошачье пианино
Хочется надеяться, что кошачье пианино никогда не станет настоящим изобретением. Опубликованный в книге, рассказывающей о странных и причудливых музыкальных инструментах, «Katzenklavier» (также известный как кошачье пианино или кошачий орган) - это музыкальный инструмент, в котором кошки рассажены в октаву в соответствии с тоном их голоса.
Их хвосты вытянуты в сторону клавиатуры с гвоздями. Когда клавишу нажимают, гвоздь болезненно надавливает на хвост одной из кошек, которая и обеспечивает звучание нужного звука.
22. 12-грифовая гитара
Было довольно классно, когда Джимми Пейдж из Led Zeppelin сыграл на сцене на двугрифовой гитаре. Интересно, каково было бы, если б он сыграл на этой 12-грифовой гитаре?
21. Зевсофон (Zeusaphone)
Представьте себе создание музыки из электрических дуг. Зевсофон делает именно это. Известный как «Поющая катушка Тесла» («Singing Tesla Coil”), этот необычный музыкальный инструмент производит звук, изменяя видимые вспышки электричества, тем самым создавая футуристически звучащий инструмент электронного свойства.
20. Яйбахар (Yaybahar)
Яйбахар - один из самых странных музыкальных инструментов, пришедших с Ближнего Востока. Этот акустический инструмент имеет струны, соединённые с намотанными пружинами, которые воткнуты в центр рамок барабанов. Когда струны играют, вибрации отдаются эхом по комнате, словно эхо в пещере или внутри металлической сферы, создавая гипнотический звук.
19. Морской орган
В мире существуют два больших морских органа - один в Задаре (Хорватия), а другой в Сан-Франциско (США). Оба они работают аналогично - из серии труб, поглощающих и усиливающих звук волн, делая море и его капризы главным исполнителем. Звуки, которые издаёт морской орган, сравнивают со звуком воды, попавшей в уши, и диджериду.
18. Куколка (Chrysalis)
Куколка - один из самых красивых инструментов в этом списке странных музыкальных инструментов. Колесо этого инструмента, построенного по модели массивного, круглого, каменного календаря ацтеков, вращается по кругу с натянутыми струнами, производя звук, похожий на идеально настроенную цитру.
17. Клавиатура Янко (Janko Keyboard)
Клавиатура Янко выглядит, как длинная, неправильная шахматная доска. Разработанное Паулем фон Янко (Paul von Jankó), это альтернативное расположение клавиш пианино позволяет пианистам играть такие музыкальные произведения, которые невозможно сыграть на стандартной клавиатуре.
Хотя клавиатура выглядит довольно сложной для игры, она воспроизводит такое же количество звуков, как и стандартная клавиатура, и на ней легче научиться играть, поскольку изменение тональности требует от музыканта всего лишь перемещения рук вверх или вниз, без необходимости смены аппликатуры.
16. Симфонический дом
Большинство музыкальных инструментов являются портативными, и Симфонический дом явно не входит в их число! В данном случае музыкальным инструментом является целый дом в Мичигане площадью 575 квадратных метров.
От противоположных окон, позволяющих проникать звукам прибрежных волн неподалёку или шума леса, до ветра, дующего через длинные струны своеобразной арфы - весь дом резонирует от звука.
Самый большой музыкальный инструмент в доме - это две 12-метровые горизонтальные балки из древесины анегри с натянутыми вдоль них струнами. Когда струны звучат, вся комната вибрирует, придавая человеку ощущение присутствия внутри гигантской гитары или виолончели.
15. Терменвокс (Theremin)
Терменвокс - один из самых первых электронных инструментов, запатентованный в 1928 году. Две металлические антенны определяют положение рук исполнителя, изменяя частоту и громкость, которые преобразуются из электрических сигналов в звуки.
14. Унцелло (Uncello)
Больше похожий на модель вселенной, предложенную Николаем Коперником в XVI веке, унцелло - это комбинация дерева, колышков, струн и удивительного нестандартного резонатора. Вместо традиционного корпуса виолончели, который усиливает звук, в унцелло используется круглый аквариум, чтобы издавать звуки во время игры смычком по струнам.
13. Гидролофон (Hydraulophone)
Гидролофон - это музыкальный инструмент новой эпохи, созданный Стивом Манном (Steve Mann), который подчеркивает важность воды и служит людям с ослабленным зрением в качестве сенсорного исследовательского устройства.
По существу, это массивный водный орган, на котором играют, затыкая пальцами небольшие отверстия, из которых медленно течёт вода, гидравлически создавая традиционное органное звучание.
12. Байклофон (Bikelophone)
Байклофон был построен в 1995 году в рамках проекта по изысканию новых звуков. Используя раму велосипеда в качестве основы, этот музыкальный инструмент создаёт слоистые звуки с помощью циклической системы записи.
В своей конструкции он имеет басовые струны, древесину, металлические телефонные колокольчики и другое. Звук, который он производит, на самом деле нельзя сравнить ни с чем, потому что он издаёт широкий спектр звуков от гармоничных мелодий до вступлений научно-фантастических передач.
11. Арфа Земли (Earth Harp)
Чем-то похожая на Симфонический дом, Арфа Земли является самым длинным в мире струнным инструментом. Арфа с натянутыми струнами длиной 300 метров издаёт звуки аналогично виолончели. Музыкант в хлопчатобумажных перчатках, покрытых скрипичной канифолью, перебирает струны руками, создавая слышимую волну сжатия.
10. Большой сталактитовый орган (Great Stalacpipe Organ)
Природа полна звуков, приятных нашим ушам. Объединив человеческую изобретательность и дизайн с естественной акустикой, Лиланд В. Спринкл (Leland W. Sprinkle) установил в Лурейских пещерах, штат Вирджиния, США, изготовленный по заказу литофон.
Орган производит звуки различной тональности с помощью сталактитов возрастом десятки тысяч лет, которые были превращены в резонаторы.
9. Змей (Serpent)
Этот басистый духовой инструмент с медным мундштуком и отверстиями для пальцев, как в деревянных духовых инструментах, был назван так из-за своей необычной конструкции. Изгибающаяся форма Змея позволяет издавать уникальный звук, напоминающий нечто среднее между тубой и трубой.
8. Ледяной орган
Шведский Ледяной отель, в зимний период полностью построенный изо льда, является одним из самых знаменитых бутик-отелей в мире. В 2004 году американский скульптор по льду Тим Линарт (Tim Linhart) принял предложение построить музыкальный инструмент, который соответствовал бы тематике отеля.
В итоге Линарт создал первый в мире ледяной орган - инструмент с трубами, полностью вырезанными изо льда. К сожалению, век этого необычного музыкального инструмента был недолог - он растаял прошлой зимой.
7. Эол (Aeolus)
Выглядящий, как инструмент, смоделированный на примере неудачной причёски Тины Тёрнер, эол представляет собой огромную арку со множеством труб, улавливающую любое дуновение ветра и преобразующую его в звук, часто издаваемый в довольно жутких тонах, ассоциирующихся с посадкой НЛО.
6. Неллофон (Nellophone)
Если предыдущий необычный музыкальный инструмент напоминает волосы Тины Тёрнер, то этот можно сравнить с щупальцами медузы. Чтобы сыграть на неллофоне, полностью построенном из изогнутых труб, исполнитель становится в центре и ударяет по трубкам специальными лопатками, тем самым производя звук резонирующего в них воздуха.
5. Шарпсихорд (Sharpsichord)
Будучи одним из самых сложных и странных музыкальных инструментов в этом списке, шарпсихорд имеет 11520 отверстий со вставленными в них колками и напоминает музыкальную шкатулку.
Когда питающийся от солнечной энергии цилиндр поворачивается, поднимается рычаг, перебирающий струны. Затем питание передаётся перемычке, которая усиливает звук с помощью большого рупора.
4. Пирофонический орган (Pyrophone Organ)
В этом списке рассмотрено много различных видов переделанных органов, и этот, возможно, лучший из них. В отличие от использования сталактитов или льда, пирофонический орган производит звуки путём создания мини-взрывов при каждом нажатии клавиш.
Удар по клавише работающего на пропане и бензине пирофонического органа провоцирует выхлоп из трубы, наподобие двигателя автомобиля, тем самым создавая звук.
3. Забор. Любой забор.
Мало кто в мире может претендовать на звание «музыканта, играющего на заборах». На самом деле это может сделать только один человек - австралиец Джон Роуз (Jon Rose) (уже звучит как имя рок-звезды), создающий музыку на заборах.
Роуз использует скрипичный смычок, чтобы создавать резонирующие звуки на плотно натянутых - от колючей проволоки до сетки - «акустических» заборах. Некоторые из его самых провокационных выступлений включают игру на пограничном заборе между Мексикой и Соединёнными Штатами, а также между Сирией и Израилем.
2. Сырные барабаны (Cheese Drums)
Будучи сочетанием двух человеческих страстей - музыки и сыра - эти сырные барабаны являются поистине замечательной и очень странной группой инструментов.
Их создатели взяли традиционную ударную установку и заменили все барабаны массивными круглыми головками сыра, установив рядом с каждой по микрофону, чтобы получались более нежные звуки.
Для большинства из нас их звук будет больше похож на удары палочками, находящимися в руках барабанщика-любителя, сидящего в местном вьетнамском ресторане.
1. Туалетофониум (Loophonium)
Будучи небольшим тубоподобным басовым музыкальным инструментом, играющим ведущую роль в духовых и военных оркестрах, эуфониум не такой уж и странный инструмент.
Так и было до тех пор, пока Фриц Шпигль (Fritz Spiegl) из Королевского Ливерпульского филармонического оркестра (Royal Liverpool Philharmonic Orchestra) не создал туалетофониум: полностью функционирующее сочетание эуфониума и красиво раскрашенного унитаза.
Идея поющей воды пришла в голову средневековых японцев сотни лет назад и достигла своего расцвета к середине XIX века. Подобная инсталляция называется «сюйкинкуцу», что в вольном переводе означает «водяная арфа»:
Как следует из видео, сюйкинкуцу представляет собой большой пустой сосуд, обычно установленный в земле на бетонном основании. В верхней части сосуда имеется отверстие, через которое внутрь капает вода. В бетонное основание вставлена дренажная трубка для отвода излишков воды, а само основание выполнено чуть вогнутым, чтобы на нём постоянно имелась неглубокая лужица. Звук капель отражается от стен сосуда, создавая естественную реверберацию (см. рисунок ниже).
Сюйкинкуцу в разрезе: полый сосуд на вогнутом сверху бетонном основании, дренажная трубка для отвода лишней воды, в основании и вокруг засыпка из камней (гравия).
Сюйкинкуцу традиционно являлись элементом японского садово-паркового дизайна, садов камней в духе дзэн. В старину их устраивали на берегах ручьёв возле буддийских храмов и домиков для чайной церемонии. Считалось, что омыв руки перед чайной церемонией и услышав при этом волшебные звуки из-под земли, человек настраивается на возвышенный лад. Японцы до сих пор уверены, что самые лучшие наиболее чисто звучащие сюйкинкуцу должны изготовляться из цельного камня, хотя в наши дни это требование не соблюдается.
К середине ХХ века искусство устройства сюйкинкуцу было почти утеряно – на всю Японию осталась пара-тройка сюйкинкуцу, но в последние годы интерес к ним переживает необычайный подъём. Сегодня их выполняют из более доступных материалов – чаще всего из керамических или металлических сосудов подходящего размера. Особенность звучания сюйкинкуцу в том, что кроме основного тона капли внутри ёмкости за счёт резонанса стенок возникают дополнительные частоты (гармоники), как выше, так и ниже основного тона.
В наших местных условиях создать сюйкинкуцу можно по-разному: не только из керамической или металлической ёмкости, но и, например, выложить непосредственно в земле из красного кирпича по методу изготовления эскимосских жилищ-иглу или отлить из бетона по т технологии создания колоколов – эти варианты по звучанию будут наиболее близкими к цельнокаменным сюйкинкуцу.
В бюджетной версии можно обойтись отрезком стальной трубы большого диаметра (630 мм, 720 мм), накрытым с торца сверху крышкой (толстым металлическим листом) с отверстием для стока воды. Использовать пластиковые ёмкости я бы не советовал: пластик поглощает некоторые звуковые частоты, а в сюйкинкуцу нужно добиться их максимального отражения от стенок.
Непременные условия:
1. вся система должна быть полностью скрыта под землёй;
2. основание и засыпку боковых пазух необходимо выполнять из камня (щебня, гравия, гальки) -- забивка пазух грунтом сведёт на нет резонансные свойства ёмкости.
Логично предположить, что решающее значение в инсталляции имеет высота сосуда – точнее, его глубина: чем сильнее в полёте разгоняется капля воды, тем звонче будет её удар об дно, тем интереснее и полнее будет звук. Но не стóит доходить до фанатизма и строить ракетную шахту -- вполне достаточно высоты ёмкости (отрезка металлической трубы) в 1,5-2,5 от размера её диаметра. Учтите, что чем шире объём ёмкости, тем ниже будет звучание основного тона сюйкинкуцу.
Физик Йошио Ватанабе (Yoshio Watanabe) лабораторно изучил особенности реверберации сюйкинкуцу, его исследование “Analytic Study of Acoustic Mechanism of «Suikinkutsu»” имеется в Интернете в свободном доступе. Для самых дотошных читателей – Ватанабе предлагает оптимальные на его взгляд размеры традиционных сюйкинкуцу: керамический сосуд со стенкой толщиной 2см колоколообразной или грушевидной формы, свободная высота падения капли от 30 до 40 см, максимальный внутренний диаметр около 35 см. Но учёный вполне допускает любые произвольные размеры и формы.
Можно поэкспериментировать и получить интересные эффекты, если сделать сюйкинкуцу как трубу в трубе: внутрь стальной трубы большего диаметра (например, 820мм) вставить трубу меньшего диаметра (630 мм) и немного меньшей высоты, а в стенках внутренней трубы дополнительно на разной высоте вырезать несколько отверстий диаметром примерно 10-15 см. Тогда пустой зазор между трубами будет создавать дополнительную реверберацию, а если вам повезёт, то и эхо.
Облегчённый вариант: в бетонное основание во время его заливки вертикально и чуть под углом вставить пару толстых металлических пластин шириной 10-15 сантиметров и высотой выше половины внутреннего объёма ёмкости – за счёт этого увеличится площадь внутренней поверхности сюйкинкуцу, возникнут дополнительные отражения звука, и соответственно немного возрастёт время реверберации.
Можно ещё радикальнее модернизировать сюйкинкуцу: если в нижней части ёмкости по оси падения воды подвесить колокольчики или тщательно подобранные металлические пластины, то от ударов по ним капель можно получить благозвучный саунд. Но учтите, что в этом случае искажается идея сюйкинкуцу, которая заключается в том, чтобы слушать именно естественную музыку воды.
Сейчас в Японии сюйкинкуцу устраивают не только в дзэнских парках и в частных владениях, но даже в городах, в офисах и в ресторанах. Для этого возле сюйкинкуцу устанавливают миниатюрный фонтан, иногда внутрь сосуда помещают один-два микрофона, затем их сигнал усиливают и подают на замаскированные неподалёку динамики. Результат звучит примерно так:
Хороший пример для подражания.
Энтузиасты сюйкинкуцу выпустили компакт-диск с записями различных сюйкинкуцу, созданных в разных концах Японии.
Идея сюйкинкуцу нашла своё развитие на другом берегу Тихого океана:
В основе этого американского «волнового органа» обычные пластиковые трубы большой длины. Установленные одним своим краем точно на уровне волн, трубы резонируют от движения воды и за счёт своего изгиба вдобавок работают как звуковой фильтр. В традициях сюйкинкуцу вся конструкция скрыта от глаз. Инсталляция уже включена в туристические справочники.
Следующее британское устройство тоже создано из пластиковых труб, но предназначено не для генерации звука, а для изменения уже имеющегося сигнала.
Устройство называется «Оргáн Корти» и представляет собой несколько рядов полых пластиковых труб, закреплённых вертикально между двумя пластинами. Ряды труб работают как естественный звуковой фильтр подобный тем, что установлены в синтезаторах и в гитарных «примочках»: какие-то частоты поглощаются пластиком, другие многократно отражаются и резонируют. В результате звук, поступающий из окружающего пространства, преобразуется случайным образом:
Интересно было бы поставить такое устройство напротив гитарного комбика или любой акустической системы и послушать, как при этом изменится звук. Воистину, «…всё вокруг есть музыка. Или может ею стать при помощи микрофонов» (американский композитор Джон Кейдж). …Думаю этим летом у себя за городом создать сюйкинкуцу. С лингамом.
Следует учитывать, что звук может передаваться не только по воздуху, но и по конструкциям: стенам, трубам, перекрытиям. В них акустическая энергия распространяется в виде упругих колебаний (вибраций). В большинстве случаев возникновение шума происходит из-за преобразования энергии вибраций в звуковую энергию. Звук исходит от колеблющихся поверхностей машин, механизмов, перегородок и т. д. Очень хорошие источники звука - тонкостенные металлические поверхности, которые эффективно излучают звуковую энергию в окружающую среду в широком диапазоне частот.Энергию упругих колебаний можно достаточно эффективно уменьшить с помощью так называемых вибропоглощающих покрытий. Возьмем две одинаковые по форме пластины, сделанные из металла и пластмассы, подвесим их на нити и ударим чем-нибудь твердым. В пластмассовой пластине колебания утихнут быстро, а металлическая будет "звенеть" еще некоторое время. В пластмассе акустическая энергия эффективно преобразовалась в тепловую. Для уменьшения излучения звука поверхности на нее наносят вибропоглощающее покрытие, в котором колебания затухают, как в пластмассовой пластине. Вибропоглощающее покрытие должно обладать большой жесткостью и высокими внутренними потерями акустической энергии. Чем больше жесткость покрытия, тем бoльшая часть энергии колебаний будет затрачена на его деформацию, а чем больше внутренние потери, тем больше энергии перейдет в тепло.
Вибропоглощающие покрытия широко применяются в автомобилестроении - для внутренней облицовки кузовов машин, в авиастроении - для нанесения на внутренние части фюзеляжей самолетов и т. д. Но не всегда использование того или иного вибропоглощающего покрытия дает положительный результат. Так, например, для снижения шума и вибрации отбойного молотка вибропоглощающее покрытие неэффективно.Другой способ борьбы с вибрацией - виброизоляция. Для ее создания используется тот же принцип, что и для звукоизоляции: требуется такое препятствие, чтобы от него отразилось как можно больше энергии. С этой целью применяют упругие вставки (амортизаторы). Их устанавливают между работающей машиной или механизмом и его фундаментом. Обычно амортизаторы делают из резины, или они представляют собой стальные пружины. Важно правильно выбрать амортизатор, иначе виброизоляция может оказаться малоэффективной, а в ряде случаев вибрация даже усилится.
Защититься от шума можно и с помощью индивидуальных средств защиты. Прежде всего, это ушные протекторы. Первый тип протектора - тампон или заглушка из мягкого материала, предназначенная для разового применения. Если просто заткнуть ухо кусочком ваты, то эффект звукоизоляции будет мал, поскольку вата обладает небольшой плотностью и слишком пористая. В аптеках можно купить специально сконструированные утяжеленные вставки в ухо "Беруши" из волокнистого материала. Они обладают хорошими звукоизолирующими свойствами и гигиеничны. Иногда в продаже встречаются специальные пластмассовые заглушки-пробки разных размеров.
Но все же гораздо более эффективно предохраняют от шума наружные ушные протекторы, или наушники. В числе их недостатков - неудобство и неприятные ощущения, возникающие при длительном ношении. Зато наушники обеспечивают хорошую звукоизоляцию, а с помощью жидкого уплотнения в специальных валиках - амбушюрах - достигается плотное прилегание к уху. При очень высоком уровне шума - выше 130 дБ (например, на стендах для испытаний авиационных реактивных двигателей) - недостаточны и наушники. В этом случае для защиты от шума приходится использовать специальные звукоизолирующие шлемы.
Команда ученых из Университета Пенсильвании при поддержке Ben and Jerry’s создала холодильник, который охлаждает еду с помощью звука. В его основе лежит принцип того, что звуковые волны сжимают и расширяют воздух вокруг себя, что нагревает и охлаждает его соответственно. Как правило, звуковые волны меняют температуру не больше чем на 1/10000 градуса, но если газ будет под давлением в 10 атмосфер, эффекты будут значительно сильнее. Так называемый термоакустический холодильник сжимает газ в охлаждающей камере и взрывает его с помощью 173 децибел звука, генерируя тепло. Внутри камеры серия металлических пластин на пути звуковых волн поглощает тепло и возвращает его в теплообменную систему. Тепло удаляется, а содержимое холодильника охлаждается.
Эта система была разработана как более экологичная альтернатива современным холодильникам. В отличие от традиционных моделей, которые используют химические хладагенты в ущерб атмосфере, термоакустический холодильник отлично работает с инертными газами вроде гелия. Поскольку гелий просто покидает атмосферу, если вдруг оказывается в ней, новая технология будет экологичнее любой другой на рынке. По мере развития этой технологии, ее дизайнеры надеются, что термоакустические модели в конечном счете обойдут традиционные холодильники по всем пунктам.
Ультразвуковая сварка
Ультразвуковые волны используются для сварки пластмасс с 1960-х годов. В основе этого метода лежит сжимание двух термопластичных материалов на вершине особого приспособления. Через раструб затем подаются ультразвуковые волны, которые вызывают вибрации в молекулах, что, в свою очередь, приводит к трению, генерирующему тепло. В конечном итоге два куска свариваются вместе равномерно и прочно.
Как и многие технологии, эта была обнаружена случайно. Роберт Солофф работал над ультразвуковой технологией герметизации и случайно коснулся зондом диспенсера скотча на столе. В итоге две части диспенсера спаялись вместе, а Солофф понял, что звуковые волны могут огибать углы и бока жесткого пластика, достигая внутренних частей. После открытия Солофф и его коллеги разработали и запатентовали метод ультразвуковой сварки.
С тех пор ультразвуковая сварка нашла широкое применение во многих отраслях промышленности. От подгузников до автомобилей, этот метод повсеместно используется для соединения пластмасс. В последнее время экспериментируют даже с ультразвуковой сваркой швов на специализированной одежде. Компании вроде Patagonia и Northface уже используют сварные швы в своей одежде, но только прямые, и выходит очень дорого. В настоящее время самым простым и универсальным методом по-прежнему остается ручное шитье.
Кража информации о кредитках
Ученые нашли способ передавать данные с компьютера на компьютер, используя только звук. К сожалению, этот способ также оказался эффективным в передаче вирусов.
Специалисту по безопасности Драгошу Руйу пришла эта идея после того, как он заметил нечто странное со своим MacBook Air: после установки OS X его компьютер спонтанно загрузил кое-что еще. Это был весьма мощный вирус, который мог удалять данные и вносить изменения по собственному желанию. Даже после удаления, переустановки и перенастройки всей системы проблема оставалась. Наиболее правдоподобное объяснение бессмертия вируса было таковым, что он проживал в BIOS и оставался там, несмотря на любые операции. Другая, менее вероятная теория была таковой, что вирус использовал высокочастотные передачи между динамиками и микрофоном для управления данным.
Эта странная теория казалась невероятной, но была доказана хотя бы в плане возможности, когда Германский институт нашел способ воспроизвести этот эффект. На основе разработанного для подводной связи программного обеспечения ученые разработали прототип вредоносной программы, которая передавала данные между неподключенными к Сети ноутбуками, используя их динамики. В тестах ноутбуки могли сообщаться на расстоянии до 20 метров. Диапазон можно было расширить, связав зараженные устройства в сеть, подобно ретрансляторам Wi-Fi.
Хорошие новости в том, что эта акустическая передача происходит крайне медленно, достигая скорости в 20 бит в секунду. Хотя этого недостаточно для передачи больших пакетов данных, этого достаточно, чтобы передавать информацию вроде нажатия клавиш, паролей, номеров кредитных карт и ключей шифрования. Поскольку современные вирусы умеют делать все это быстрее и лучше, маловероятно, что новая акустическая система станет популярной в ближайшем будущем.
Акустические скальпели
Врачи уже используют звуковые волны для медицинских процедур вроде УЗИ и разрушения камней в почках, но ученые из Университета штата Мичиган создали акустический скальпель, точность которого позволяет отделять даже одну клетку. Современные ультразвуковые технологии позволяют создать луч с фокусом в несколько миллиметров, однако новый инструмент обладает точностью уже в 75 на 400 микрометров.
Общая технология была известна с конца 1800-х, однако новый скальпель стал возможным, благодаря использованию линзы, обернутой в углеродные нанотрубки и материал под названием полидиметилсилоксан, которая конвертирует свет в звуковые волны высокого давления. При должном фокусе, звуковые волны создают ударные волны и микропузырьки, которые оказывают давление на микроскопическом уровне. Технологию протестировали, отделив одну клетку рака яичников и просверлив 150-микрометровую дыру в искусственном почечном камне. Авторы технологии считают, что ее можно будет наконец использовать для доставки лекарств или удаления малых раковых опухолей или бляшек. Ее можно даже использовать для проведения безболезненных операций, поскольку такой ультразвуковой луч сможет избегать нервные клетки.
Подзарядка телефона голосом
С помощью нанотехнологий ученые пытаются извлекать энергию из самых разных источников. Одна из таких задач - создание устройства, которое не нужно будет заряжать. Nokia даже запатентовала устройство, которое поглощает энергию движения.
Поскольку звук - это всего лишь сжатие и расширение газов в воздухе, а значит движение, он может стать жизнеспособным источником энергии. Ученые экспериментируют с возможностью зарядки телефона прямо во время использования - пока вы звоните, например. В 2011 году ученые из Сеула взяли наностержни из оксида цинка, зажатые между двух электродов, чтобы добыть электричество из звуковых волн. Эта технология могла вырабатывать 50 милливольт просто из шума движения машин. Этого недостаточно, чтобы зарядить большинство электрических устройств, но в прошлом году лондонские инженеры решили создать устройство, вырабатывающее 5 вольт - и этого уже хватает, чтобы подзарядить телефон.
Хотя зарядка телефонов с помощью звуков может быть хорошей новостью для любителей поболтать, она может оказать серьезное влияние на развивающийся мир. Та же технология, которая обеспечила существование термоакустического холодильника, может быть использована для преобразования звука в электричество. Score-Stove - это плита и холодильник, которая извлекает энергию в процессе приготовления на топливной биомассе для производства небольших объемов электричества, порядка 150 ватт. Это немного, но достаточно, чтобы обеспечить 1,3 миллиарда людей на Земле, не имеющих доступа к электричеству, энергией.
Превратить тело человека в микрофон
Ученые из Disney сделали устройство, которое превращает человеческое тело в микрофон. Названное «ишин-ден-шин» в честь японского выражения, означающего общение через негласное взаимопонимание, оно позволяет кому-либо передать записанное сообщение, просто коснувшись уха другой персоны.
Это устройство включает микрофон, прикрепленный к компьютеру. Когда кто-то говорит в микрофон, компьютер сохраняет речь в виде записи на повторе, которая затем преобразуется в едва слышный сигнал. Этот сигнал передается по проводу от микрофона к телу любого, кто его держит, и производит модулированное электростатическое поле, которое вызывает крошечные вибрации, если человек чего-то касается. Вибрации могут быть услышаны, если человек коснется чужого уха. Их даже можно передавать от человека к человеку, если группа людей находится в физическом контакте.
Иногда наука создает что-то, о чем даже Джеймс Бонд мог только мечтать. Ученые из Массачусетского технологического института, и Adobe разработали алгоритм, который может считывать пассивные звуки от неодушевленных объектов на видео. Их алгоритм анализирует незаметные колебания, которые звуковые волны создают на поверхностях, и делает их слышимыми. В ходе одного эксперимента удалось считать внятную речь с пакета картофельных чипсов, лежащих на расстоянии 4,5 метра за звуконепроницаемым стеклом.
Для достижения наилучших результатов алгоритм требует, чтобы число кадров в секунду на видео было выше частоты аудиосигнала, для чего необходима высокоскоростная камера. Но, на худой конец, можно взять и обычную цифровую камеру, чтобы определить, к примеру, число собеседников в комнате и их пол - возможно, даже их личности. Новая технология обладает очевидными применениями в судебно-медицинской экспертизе, правоохранительных органах и шпионских войнах. Обладая такой технологией, можно узнать, что происходит за окном, просто достав цифровую камеру.
Акустическая маскировка
Ученые сделали устройство, которое может прятать объекты от звука. Оно похоже на странную дырявую пирамиду, но ее форма отражает траекторию звука так, будто бы он отражается от плоской поверхности. Если вы разместите эту акустическую маскировку на объекте на плоской поверхности, он будет неуязвим для звука вне зависимости от того, под каким углом вы будете звук направлять.
Хотя, возможно, эта накидка и не предотвратит прослушивание разговора, она может пригодиться в местах, где объект нужно спрятать от акустических волн, например, концертный зал. С другой стороны, военные уже положили глаз на эту маскировочную пирамиду, поскольку у нее есть потенциал прятать объекты от сонара, например. Поскольку под водой звук путешествует почти так же, как по воздуху, акустическая маскировка может сделать подводные лодки невидимыми к обнаружению.
Притягивающий луч
Долгие годы ученые пытались воплотить в жизнь технологии из «Звездного пути», в том числе и тяговый луч, с помощью которого можно захватывать и притягивать те или иные вещи. В то время как весьма много исследований фокусируется на оптическом луче, который использует тепло для передвижения объектов, эта технология ограничена размером объектов в несколько миллиметров. Ультразвуковые тяговые лучи, однако, доказали, что могут двигать большие объектов - до 1 сантиметра шириной. Возможно, это все еще мало, но у нового луча сила в миллиарды раз превосходит старые наработки.
Сосредоточив два ультразвуковых луча на цели, объект можно подтолкнуть по направлению к источнику луча, рассеивая волны в противоположном направлении (объект будет словно подпрыгивать на волнах). Хотя ученым пока не удалось создать лучший вид волны для своей техники, они продолжают работу. В будущем эту технологию можно будет использовать непосредственно для управления объектами и жидкостями в теле человека. Для медицины она может оказаться незаменимой. К сожалению, в космическом вакууме звук не распространяется, поэтому едва ли технология будет применима для управления космическими кораблями.
Тактильные голограммы
Наука также работает над другим творением «Звездного пути» - голодеком. Хотя в технологии голограммы нет ничего нового, на данный момент нам доступны не такие хитроумные ее проявления, как показывают фантастические фильмы. Правда, важнейшей чертой, отделяющей фантастические голограммы от реальных, остаются тактильные ощущения. Оставались, если быть точным. Инженеры из Университета Бристоля разработали так называемую технологию UltraHaptics, которая в состоянии передавать тактильные ощущения.
Изначально технология разрабатывалась для оказания силы на вашу кожу, чтобы облегчить жестовое управление определенными устройствами. Механик с грязными руками, например, мог бы пролистать руководство по эксплуатации. Технология должна была придать сенсорным экранам ощущение физической страницы.
Поскольку эта технология использует звук для производства вибраций, которые воспроизводят ощущение прикосновения, уровень чувствительности можно изменять. 4-герцевые вибрации похожи на тяжелые капли дождя, а 125-герцевые напоминают прикосновения к пене. Единственным недостатком на данный момент остается то, что эти частоты могут быть услышаны собаками, но дизайнеры говорят, что это поправимо.
Сейчас же они дорабатывают свое устройство для производства виртуальных форм вроде сфер и пирамид. Правда, это не совсем виртуальные формы. В основе их работы лежат сенсоры, которые следуют за вашей рукой и соответственно образуют звуковые волны. В настоящее время этим объектам не хватает детализации и некоторой точности, но дизайнеры говорят, что однажды технология будет совместима с видимой голограммой, а человеческий мозг будет в состоянии сложить их в одну картинку.
По материалам listverse.com