Инфразвук

ИНФРАЗВУК, упругие колебания и волны, частота которых лежит ниже некоторой условной границы, определяемой в пределах 16-20 Гц. Этот диапазон частот обычно связывают с нижним пределом области слухового восприятия звука человеком. Однако опытным путём показано, что человеческое ухо способно воспринимать звук, лежащий ниже указанных частот. Кроме того, генерация инфразвука зачастую сопровождается генерацией волн низких слышимых частот. Поэтому верхняя граница частоты инфразвука является весьма условной. Нижняя граница инфразвукового диапазона с точки зрения практического интереса простирается до 0,001 Гц.

Исторически принято называть инфразвуком низкочастотные акустические волны в воде и воздухе и низкочастотные колебания в конструкциях («инфразвуковые вибрации»). Волны же в толще Земли, в том числе и инфразвукового диапазона частот, относят к сейсмическим волнам.

Природными источниками инфразвука в атмосфере являются метеорологические, сейсмические и вулканические явления (землетрясения, бури, ураганы, грозовые разряды, цунами и др.). Некоторые животные (например, слоны, тигры) могут генерировать и использовать акустические волны инфразвукового диапазона частот. Искусственные источники инфразвука непосредственно связаны с деятельностью человека (подводные и подземные взрывы, пролёт сверхзвуковых самолётов, старты ракет и т.д.).

Затухание инфразвука в среде вследствие поглощения энергии весьма мало. Например, при волноводном распространении в глубоком море оно составляет на частотах 10-20 Гц всего несколько децибел на 1000 км. Такого же порядка затухание инфразвука указанных частот в атмосфере (на уровне Земли). На высоте 100 км над Землёй это затухание возрастает примерно в 10⁶ раз, однако инфразвуковые волны частотой порядка 0,01 Гц поглощаются очень слабо. Из-за этого инфразвук, распространяющийся в океане или в атмосфере, можно обнаруживать на огромных расстояниях, что используется для определения места проведения сильных взрывов или предсказания таких стихийных бедствий, как цунами. Инфразвуковой мониторинг входит в Международную систему мониторинга несанкционированного проведения ядерных взрывов в атмосфере. В эксплуатацию введены инфразвуковые станции, на которых могут регистрироваться сигналы, связанные с природными явлениями и человеческой деятельностью.

Слуховая система человека сравнительно устойчива к воздействию инфразвука; даже при высоких уровнях звукового давления не возникает постоянного сдвига порога слышимости. Присутствие инфразвука становится заметным лишь при уровнях интенсивности, соответствующих или превосходящих значения болевого порога для звуковых частот. Приписываемые мощному инфразвуку свойства нарушать у человека чувство равновесия и вызывать тошноту практически не подтверждаются в диапазоне его уровней 130-170 дБ.

Интенсивные вибрации твёрдых тел с инфразвуковой частотой оказывают вредное действие на человека. При вертикальном вибрационном возбуждении человека на частотах менее 2 Гц тело движется как единое целое. При повышении частоты возникает резонансное усиление на частотах, зависящих от части тела, от индивидуума и его позы. Основной резонанс наблюдается в области частот около 5 Гц; он связан с фазированным перемещением всех органов брюшной полости. При действии изменений давления воздуха на тело человека, чьи размеры меньше длины волны, ткань ведёт себя как вязкоупругая жидкость с существенно меньшей сжимаемостью, чем воздух. Это приводит к тому, что большая часть падающей энергии отражается. Вся система действует более жёстко, чем при одностороннем вибрационном возбуждении, и возможные резонансные явления наступают на более высоких частотах (40-60 Гц).

Лит.: Акустика океана / Под редакцией Л. М. Бреховских. М., 1974; Infrasound and low frequency vibration / Ed. by W. Tempest. L. а. о., 1977.