Радиолокация и летучие мыши, как это работает

Можно подумать, что нет ничего общего между радиолокатором и летучей мышью, между аппаратом, которым гордится техника XX века, и маленьким зверьком с большими крыльями. Однако это не так.

Летучие мыши - очень своеобразные животные. Они водятся главным образом на юге. Это ночные жители. Днем они спят, а как только скроется солнце, вылетают из своих укрытий.

Такой образ жизни крылатых зверьков затруднял наблюдения за ними, и про них слагались легенды.

Летучие мыши обладают острым слухом. Он помогает им охотиться за насекомыми по звуку. Они имеют очень большие уши и рот.

Уши летучих мышей чрезвычайно подвижны. Услышав малейший шум, мышь поднимает их и вслушивается, а при сильном шуме быстро отгибает назад.

Давно замечено, что летучие мыши могут летать в полной темноте, не натыкаясь на препятствия. Полтораста лет назад один ученый натуралист решил выяснить, что же помогает им ориентироваться во мраке.

Он залепил летучей мыши глаза и пустил ее в темную комнату. Ослепленная мышь летала мимо препятствий, ловко огибая их.

В перегородке сделали отверстие. Мышь искусно пролетела сквозь него. Комнату перетянули вдоль и поперек проволокой, увешанной колокольчиками. Лишенная зрения, мышь часами летала по комнате и ни разу не задела за проволоку; колокольчики молчали.

Провели опыт с другой мышью - повторилось то же самое. Тогда покрыли мышь лаком. Лишенная осязания, она попрежнему летала по комнате, не наталкиваясь на проволоку.

Мышь поочередно лишали каждого из органов чувств. Это нисколько не влияло на полет: она летала так же уверенно.

Наконец ей заткнули уши. Она взлетела, и сразу же по комнате зазвонили колокольчики. Мышь потеряла ориентировку и металась, натыкаясь на препятствия. Стало ясно, что слух, тончайший слух, позволяет мыши облетать преграды, которые встречаются на пути.

Но как же производится такая точная ориентировка? Где тот источник звука, который помогает мыши в ее искусном полете? Ни один биолог не мог на это ответить. Тайна летучих мышей долго оставалась неразгаданной.

В 1920 году было высказано предположение, не издают ли мыши особый звук, не слышимый человеком. В то время, когда проводились первые опыты с летучими мышами, никто об этом не догадывался. Тогда не знали о существовании ультразвука, который хорошо изучен в настоящее время.

Если число колебаний частиц воздуха больше 20 тысяч в секунду, человек такой высокий тон услышать не может. Это и есть ультразвук. То, что мы слышим, - лишь небольшая часть тех звуков, которые существуют в природе.

В 1942 году биологи вновь подвергли испытанию летучих мышей. Но теперь они уже были вооружены достижениями науки XX века. Биологи не только повторили все старые опыты, но и дополнили их тем, что завязывали мыши рот. Это действовало на нее точно так же, как и лишение слуха.

Предположение об ультразвуке начинало подтверждаться. Но наука требует совершенно четких, неопровержимых доказательств. Если ультразвук услышать нельзя, ученые решили его увидеть и при помощи особой аппаратуры записали на ленту. На ней отпечатались следы колебаний очень высокой частоты.

Когда их подсчитали, оказалось, что мышь издает звук чрезвычайно высокого тона - от 25 тысяч до 70 тысяч звуковых колебаний в секунду. После кропотливых опытов выяснилось, что летучая мышь издает звук и сама же воспринимает его после отражения от препятствий.

Запись ультразвука, издаваемого летучей мышью, раскрыла, как мышь пользуется своим аппаратом для ориентировки. Оказалось. что мышь издает ультразвук с перерывами.

Рис. 1. Ультразвуковое эхо предупреждает летучую мышь о препятствии на ее пути.

После очень короткого «выкрика» она замолкает. Затем «кричит» снова и вновь смолкает. Таких выкриков она издает в секунду около десяти перед взлетом, около тридцати в полете и около шестидесяти, когда подлетает близко к препятствию.

Очередной выкрик делается сразу же после того, как вернется отраженный звук. Чем короче путь до преграды, тем быстрее возвращается эхо и тем чаще вскрикивает мышь. Очевидно, по частоте этих выкриков она и чувствует расстояние до препятствия.

Летучая мышь пользуется звуковыми волнами почти так же, как в радиолокации пользуются радиоволнами. Это своеобразный локатор с применением ультразвука.

Слышимый человеком звук для такой цели не подходит. Он не имеет тех свойств, какими обладает ультразвук. Ультразвуковые волны очень короткие, поэтому их чрезвычайно легко посылать узким пучком.

Вдобавок они хорошо отражаются от незначительных препятствий и дают отражение даже от проволоки и веток. А это как раз необходимо для того, чтобы обнаружить самые мелкие преграды, отличить их одну от другой и определить направление.

Когда мышь находится в полете, ее рот действует, как звуковой «прожектор». Он как бы «освещает» путь узким звуковым пучком. Огромные ушные раковины мыши направляются в ту же сторону и ловят отраженный ультразвук.

Такая разведка звуком работает превосходно. Если путь свободен, мышь летит прямо, если же на пути преграда, мышь услышит это и свернет в сторону.

Предельная дальность, на какой мышь чувствует препятствие, около 25 метров.

Но есть препятствия, которые она все же обнаружить не может. Биологи часто наблюдали, что мышь, искусно облетавшая в темноте все преграды, наталкивалась на человеческую голову.

Это вызывало полное недоумение, но теперь можно объяснить такое странное поведение мыши.

Волосы, очень сильно поглощая ультразвук, не дают отражения. А раз нет эха, препятствие не обнаруживается и мышь легко может наткнуться на человеческую голову.

Однако в жизни летучих мышей это случается редко, они с успехом пользуются природным звуковым локатором в своих ночных полетах.

Продолжение: Радиолокация - незримая охрана.

Источник: Ф. Честнов - "В мире радио", 1954г.