ارتباط صوتی: دنیای پنهان صداها
صدا چیست و چگونه سفر می‌کند؟
صدا در واقع نوعی انرژی است که از طریق ارتعاش[1] ایجاد می‌شود. وقتی یک جسم مرتعش می‌شود، مولکول‌های هوای اطراف خود را به لرزه درمی‌آورد. این لرزش مانند امواجی در یک حوضچه، در همه جهت‌ها پخش می‌شود تا به گوش ما برسد. برای درک بهتر، وقتی با یک خط کش پلاستیکی روی میز ضربه می‌زنید، صدای «تلق» می‌شنوید. این صدا نتیجه ارتعاش سریع خط کش و ایجاد امواج صوتی در هوا است.
سه ویژگی اصلی هر صدا عبارت‌اند از:
| ویژگی | توضیح | مثال در طبیعت |
|---|---|---|
| بسامد[2] (زیر و بمی) | تعداد ارتعاشات در ثانیه. هر چه بیشتر باشد، صدا زیرتر است. | صدای جیرجیرک‌ها با بسامد بالا (زیر) و غرش ببر با بسامد پایین (بم) |
| دامنه[3] (بلندی) | میزان انرژی موج صوتی. هر چه بیشتر باشد، صدا بلندتر است. | فریاد یک طوطی در مقایسه با زمزمه یک موش صحرایی |
| طیف[4] (کیفیت) | ترکیب بسامدهای مختلف که باعث منحصر به فرد شدن صدا می‌شود. | تفاوت صدای دو پرنده مختلف حتی وقتی یک نت را می‌خوانند |
گفتگوی جانوران: از حشرات تا پستانداران دریایی
جانوران برای اهداف مختلفی از صدا استفاده می‌کنند: هشدار دادن، جفت‌یابی،علامت قلمرو و هماهنگی گروهی. هر گونه‌ای زبان مخصوص به خود را توسعه داده است.
| گروه جانوری | مکانیسم تولید صدا | هدف ارتباطی | مثال قابل شنیدن |
|---|---|---|---|
| دلفین‌ها | پژواکیابی[5] (انعکاس صدا) | شکار و مسیریابی در آب‌های تاریک | صدای کلیک‌های سریع و سوت‌های متنوع |
| وال‌های آبی | ارتعاش تارهای صوتی در حنجره | ارتباط در فواصل بسیار دور (صدها کیلومتر) | آوازهای طولانی و پیچیده برای جفت‌یابی |
| جیرجیرک‌ها | مالش بال‌ها به یکدیگر (استریدولاسیون[6]) | جذب جفت | صدای «جیر جیر» ممتد در شب‌های تابستان |
| شامپانزه‌ها | تولید صدا از حنجره و دهان | هشدار خطر، اعلام غذا و برقراری ارتباط اجتماعی | فریادهای بلند هشداردهنده و نعره‌های قلمروطلبانه |
صدای انسان و فناوری‌های نوین
انسان پیچیده‌ترین سیستم ارتباط صوتی را دارد: زبان. ما با ترکیب صداهای ساده (واج‌ها) کلمات و جملات پیچیده می‌سازیم. فناوری نیز به کمک آمده تا ارتباط صوتی را به فراتر از محدوده طبیعی ببرد.
تلفن، رادیو و میکروفون به ما امکان می‌دهند صدا را ضبط، تقویت و به فواصل دور ارسال کنیم. سونار[7] که بر اساس پژواکیابی دلفین‌ها طراحی شده، برای نقشه‌برداری از کف اقیانوس و یافتن اشیای غرق‌شده استفاده می‌شود. پزشکان نیز از سونوگرافی (امواج صوتی با بسامد بسیار بالا) برای دیدن داخل بدن بدون نیاز به جراحی استفاده می‌کنند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. برای انتقال صدا به یک محیط مادی (مانند هوا، آب یا فلز) نیاز است تا مولکول‌ها بتوانند ارتعاش را منتقل کنند. در خلأ فضایی، به دلیل نبود مولکول، صدا نمی‌تواند سفر کند. به همین دلیل است که انفجار یک سفینه در فیلم‌های فضایی در واقعیت بی‌صدا است!
گوش انسان فقط می‌تواند صداهایی با بسامد بین 20 تا 20,000 هرتز را بشنود. بسیاری از حیوانات مانند سگ‌ها (بسامدهای بالاتر) یا فیل‌ها (بسامدهای پایین‌تر) در محدوده‌هایی خارج از این بازه ارتباط برقرار می‌کنند که ما قادر به شنیدن آن نیستیم. این صداها را به ترتیب فراصوت[9] و فروصوت[10] می‌نامیم.
اگرچه گیاهان اندام تخصص‌یافته برای تولید یا شنیدن صدا مانند جانوران ندارند، اما مطالعات جدید نشان می‌دهند که ممکن است برخی گیاهان بتوانند ارتعاشات صوتی خاصی (مانند صدای جریان آب) را حس کنند و حتی در پاسخ به حمله حشرات، ارتعاشات بسیار ضعیفی از خود ساطع کنند. اما این به معنای «شنیدن» یا «صحبت کردن» به شکلی که ما می‌شناسیم، نیست.
پاورقی
[1] ارتعاش (Vibration): حرکت تند و پیاپی یک جسم حول نقطه تعادل.
[2] بسامد (Frequency): تعداد چرخه‌های کامل یک موج در یک ثانیه که با واحد هرتز (Hz) اندازه‌گیری می‌شود.
[3] دامنه (Amplitude): بیشترین جابه‌جایی یک موج از موقعیت تعادل که معیاری از بلندی صدا است.
[4] طیف (Spectrum): ترکیب بسامدهای مختلف تشکیل‌دهنده یک صدا که طنین یا رنگ صوتی منحصر به فردی به آن می‌دهد.
[5] پژواکیابی (Echolocation): تکنیکی که در آن یک جانور با تولید صدا و گوش دادن به پژواک آن، موقعیت و فاصله اشیاء را تشخیص می‌دهد.
[6] استریدولاسیون (Stridulation): تولید صدا از طریق مالش دو قسمت سخت از بدن به یکدیگر، که در حشراتی مانند جیرجیرک‌ها رایج است.
[7] سونار (SONAR): مخفف Navigation and Ranging Sound، یک فناوری که از انتشار امواج صوتی و تحلیل پژواک آن‌ها برای ناوبری و تشخیص اشیاء زیر آب استفاده می‌کند.
[8] پژواک (Echo): بازگشت صدایی که از یک سطح دور منعکس شده و با تأخیر از صدای اصلی شنیده می‌شود.
[9] فراصوت (Ultrasound): امواج صوتی با بسامد بالاتر از حد شنوایی انسان (بیش از 20,000 هرتز).
[10] فروصوت (Infrasound): امواج صوتی با بسامد پایین‌تر از حد شنوایی انسان (کمتر از 20 هرتز).