روزانه با هزار و يک صداي عجيب و غريب ، مواجه مي شويم . برخي گوش نواز و برخي ديگر گوش خراش . برخي بلند و برخي از ته چاه . تا به حال با خودتان فکر کرده ايد که صدا چگونه به گوش شما مي رسد ؟ صدا چگونه در ذهن شما پردازش مي شود ؟ آيا اصلا به اين فکر کرديد که صدا در هوا ، خلا ، آب و فضاهاي ديگر به شکل ها و سرعت هاي مختلفي شنيده مي شود ؟
در ابتدا لازم به ذکر است که صدا در اثر حرکت اشيا بوجود مي آيد ، شي اي که حرکت مي کند باعث ارتعاش ذرات اطراف خود مي شود و اين ارتعاش تبديل به امواج صوتي مي شوند . در مورد دهان انسان نيز به همين گونه است . ارتعاش ديافراگم ، زبان و لب ها باعث ارتعاش و نهايتا توليد صدا مي شود . حال چگونگي قرار گرفتن لب ها و زبان به توليد صداهاي مختلف منجر مي شود .
براي اينکه صدا به گوش ما و جانداران برسد بايد از يک کانال ارتباطي عبور کند ، اگر هيچ کانال ارتباطي وجود نداشته باشد هرگز صدا به گوش ما نمي رسد . اين کانال ارتباطي مي تواند هوا ، آب ، کليه مايعات ، گاز و غيره باشد که بسته به کانال ارتباطي ، سرعت صدا مي تواند متغير باشد .
اصولا صدا در مسيرهايي که مولکول هاي فشرده تري دارند سريع تر حرکت مي کند . دليل اين امر اينه که مولکول ها به همديگر نزديکند و امواج صوتي را زودتر به مولکول هاي مجاور خود انتقال مي دهند .
بنابراين سرعت صدا در زير آب سريع تر از هوا است .
آب به دليل اينکه مولکول هاي نزديک تري نسبت به هوا دارد ، حدود ۵ برابر سريعتر از هوا ( دماي ۲۰ درجه سانتي گراد ) ، صدا را منتقل مي کند . صدا در آهن نيز ۲۰ برابر سريعتر از هوا حرکت مي کند . پس تا اينجا متوجه شديم که سرعت صدا در مواد و کانال هاي گوناگون ، متفاوت است .
براي اينکه متوجه سرعت بيشتر صدا در آب شويد مي توانيد آزمايش جالبي را انجام دهيد . وان حمام را پر آب کنيد يا درون استخري برويد و گوش هاي خود را زير آب ببريد سپس دو عدد قاشق را زير آب به يکديگر ضربه بزنيد . صدا به وضوح و با سرعت بيشتري به گوش مي رسد و اگر سرتان را از آب بيرون بياوريد و قاشق ها را به يکديگر بزنيد ، صداي ضعيفي از برخورد دو قاشق خواهيد شنيد .
حالا آزمايش ديگري را انجام دهيد . چشمان خود را ببنديد و از دوستتان بخواهيد دو قاشق را در فضاي باز به همديگر بزند . اگر کمي دقت کنيد به راحتي خواهيد فهميد که صدا از کدام سمت مي آيد . اما همين کار را در زير آب و با همان چشمان بسته تکرار کنيد ، آيا مي توانيد جهت صدا را تشخيص دهيد ؟ اگر اين کار را بکنيد يا آدم فوق العاده باهوشي هستيد يا چشمهايتان را باز کرده ايد . چون تشخيص جهت صدا در آب بسيار سخت تر از فضاي باز است . در فضاي باز ، ابتدا صدا به يکي از گوشها و سپس به گوش ديگر مي رسد ، لحظه اي کوتاه کافيست تا مغز جهت صدا را تشخيص دهد اما در آب نمي توان جهت صدا را تشخيص داد چون سرعت صدا بيشتر است و تقريبا همزمان به دوگوش انسان مي رسد .
انسان زير آب قادر به شنيدن صداي بيشتر از محدوده ۲۰ هرتز تا ۲۰ کيلو هرتز است .
همانطور که مي دانيد گوش انسان قادر به شنيدن اصوات با فرکانس ۲۰ هرتز تا ۲۰ کيلو هرتز است . اما تحقيقات دانشمندان در اين زمينه چيز ديگري را اثبات کرده البته زير آب .
بالاتر گفتيم که سرعت صدا و شکل و شمايلش بستگي به کانال ارتباطيش دارد . در فضاي باز صدا از طريق هوا به گوش ما مي رسد . در واقع صدا پرده گوش ما را به لرزه در مي آورد . اين حرکت باعث لرزه در ۳ استخوان گوش مرکزي مي شود که منجر به ارسال سيگنال هاي الکتريکي به مغز توسط سلول هاي حسي گوش خواهد شد .
اما در زير آب ، صدا از پرده گوش مي گذرد ، از استخوان هاي مياني نيز مي گذرد و از طريق استخوان Mastoid ( استخواني که پشت گوش قرار دارد و با لمس دست نيز قابل شناسايي است ( در امتداد گردن به سمت گوش حرکت کنيد) ) به مغز مي رسد . در واقع کانال ارتباطي تغيير مي کند و انسان مي تواند صدايي با فرکانس ۲۰۰ کيلو هرتز را هم بشنود يعني صدايي حدود ۱۰ برابر ماکزيمم محدوده مجاز صدا در فضاي باز .
سرعت صوت در آب دريا
در آب شور دريا که فارغ از حباب هاي آزاد و رسوبات است ، صدا با سرعت ۱۵۶۰ متر بر ثانيه حرکت مي کند . سرعت صوت در آب دريا بستگي به فشار ( در نترجه عمق ) ، دما و درجه شوري آب دارد . عوامل ديگري نيز در اين سرعت تاثير گذارند که در معادلات رياضي مهندسان و دانشمندان و در جهت دقت بيشتر براي محاسبه دقيق سرعت صوت زير آب به کار گرفته مي شوند .
دما با افزايش عمق ، کم مي شود اما فشار و شوري آب بيشتر مي شود . در نمودار زير نيز افزايش سرعت صوت در آب دريا را با افزايش عمق آب مشاهده ميکنيد .
رابطه سرعت صوت ( صدا ) با عمق آب دريا
با همه صحبت هايي که شد ، اگر زير آب برويد ، صدايي که از بيرون آب توليد شده را نمي توانيد به راحتي بشنويد و اين مسئله به دليل تداخل کانال هاي ارتباطي با يکديگر است . در واقع صدايي که از بيرون آب توليد شده با کانال ارتباطي همچون هوا بايد به گوش برسد . ضمن اينکه گوش از ۲ کانال ارتباطي براي دريافت صدا بهره مي برد .يکي استخوان هاي گوش و ديگري استخوان هاي جمجمه . زير آب ، انسان اصوات را از طريق استخوان هاي جمجمه مي شنود .
بد نيست بدانيد به تازگي اسپيکرهاي ضد آبي طراحي شده که با بلوتوث کار مي کنند و مي توانيد زير آب هنگام شنا نيز به موسيقي گوش دهيد .