Что такое эхо? Отражение звука и эхо Днем - быстрее

Эхо возникает в том случае, когда звуковые волны, распространяющиеся в стороны из источника (так называемые падающие волны) наталкиваются на твердое препятствие, например, на склон горы. Звуковые волны отражаются от таких препятствий под углом, равным углу своего падения.

Ключевым фактором для возникновения эха является удаленность препятствия от источника звука. Когда препятствие находится неподалеку, отраженные волны совершают обратное путешествие достаточно быстро и смешиваются с исходными волнами без образования эха. Если же препятствие удалено по меньшей мере на 15 метров, отраженные волны возвращаются уже после рассеяния падающих. В результате люди услышат повторенный звук, как если бы он шел со стороны препятствия. Инженеры-акустики должны проектировать зрительные и концертные залы с учетом эхообразования, добавляя звукопоглощающие элементы и устраняя поверхности с чрезмерной отражательной способностью.

Правило отражения

В этом эксперименте низкочастотные волны от звукогенератора проходят через стеклянную трубку А, отражаются от зеркала и входят в трубку В. Эксперимент доказывает, что угол отражения волны равен углу ее падения.

Днем - быстрее

Звук распространяется с большей скоростью в теплом воздухе у земли (рисунок под текстом) и замедляется, когда достигает более холодных верхних слоев атмосферы. Такое изменение температуры приводит к преломлению (отклонению) волны вверх.

Ночью - медленнее

Пониженные ночные температуры воздуха у поверхности земли замедляют прохождение звука (рисунок под текстом). В более теплых вышележащих слоях скорость звука увеличивается.

Звук переносится вместе с ветром

Скорость ветра на значительных высотах намного больше, чем вблизи земли. Когда звуковые волны распространяются от наземного источника, они путешествуют вместе с ветром. Наветренный слушатель будет слышать только слабый, едва различимый звук; подветренный слушатель услышит колокол на очень большом расстоянии.

Даже если вы ни разу не были в горах, вы все равно наверняка знаете, что такое эхо и не раз с ним встречались. Эхо может подстерегать нас где угодно в арке дома, в пустой квартире, в лесу.

Что такое эхо и как его услышать?

Эхо это отражение звука. Эхо проходят в физике в девятом классе, поэтому наверняка все знают, как оно возникает. Звук отражается, иногда даже несколько раз, от различных поверхностей и возвращается к нам. Возникает вопрос почему же мы слышим эхо не всегда, а в некоторых случаях? Почему мы не слышим эхо в маленьких помещениях, например?

Дело в том, что, во-первых, находящиеся в помещениях вещи и мебель гасят отраженные звуки, поглощая эхо. Во-вторых, чтобы наш мозг различил отраженный сигнал отдельно от посланного, в виде эхо, нужно, чтобы разница между ними составила не меньше шести сотых секунды.

Можно легко подсчитать, учитывая, что скорость звука равна примерно 340 м/с, что на расстоянии трех метров от стены до отраженный звук дойдет обратно уже через примерно две сотых секунды. Такого времени для мозга мало, он не воспримет эти два звука отдельно.

А в больших помещениях, где сигнал не гасится большим количеством мебели, и расстояние до стен велико, звуку может понадобиться больше шести сотых секунды, чтобы вернуться к нам отраженным. В таком случае мы услышим эхо.

Где лучше всего слышно эхо?

Высоко в горах, где нет мебели, и звук отражается легко от скал, а расстояние между скалами велико, можно слышать эхо своего крика не единожды. Отражаясь от скал, находящихся на разном расстоянии, звук приходит с большим опозданием, поэтому мы слышим повторяющееся эхо.

Примерно так же происходит и в лесу, где звук отражается от стволов деревьев. Правда в лесу звук поглощается листвой, травой и землей, а в горах часто звук поглощать нечему, и поэтому громкий крик может легко вызвать обвал.

Колебания звуковой волны передаются скалам, и слабо держащиеся на склонах камни и снежные массы могут запросто сорваться вниз от возникшей вибрации. Катясь, они сбивают по пути новые камни и снег, возникает лавина. Поэтому следует всегда помнить в горах об опасности обвала и не кричать лишний раз без надобности.

На использовании эха основан принцип действия рупора. Рупор представляет собой расширяющуюся круглую трубу. Человек говорит в узкий конец, звук его голоса несколько раз отражается от стенок рупора и выходит через широкий конец в одном направлении, не рассеиваясь во все стороны. Таким образом, усиливается его мощность в заданном направлении, и звук может распространяться на большее расстояние.

Из этой статьи вы узнаете: что такое ЭХОКГ сердца, и насколько этот метод важен в диагностике сердечной патологии. Какие параметры и структуры он позволяет оценить, какие заболевания выявить. Как подготовиться к исследованию, и как оно проходит.

Дата публикации статьи: 10.02.2017

Дата обновления статьи: 29.05.2019

Эхокардиография – один из самых информативных и безопасных методов диагностики патологии сердца. Это разновидность ультразвукового исследования, которая дает возможность визуально оценить структуру миокарда (сердечной мышцы), клапанов сердца, крупных сердечных сосудов и особенности кровообращения в них.

Существует несколько названий-синонимов: УЗИ или ЭХО сердца, ЭХО-КГ, эхокардиография или эхограмма сердца. Все эти названия – это одно и то же исследование. Его проведением и оценкой результатов могут заниматься врачи ультразвуковой диагностики, а также кардиологи и кардиохирурги, владеющие этим методом.

Суть метода, его польза

Эхокардиография сердца проводится при помощи специального ультразвукового оборудования, которое содержит:

• аппарат, издающий ультразвук;
• датчик который проводит через грудную клетку и регистрирует ультразвуковые волны;
• цифровой преобразователь, который показывает на мониторе изображение исследуемого органа.

Ультразвуковые волны, проходя через разные отделы сердца, по-разному поглощаются и отражаются ими. Чем точнее и современнее аппаратура, тем точнее можно увидеть (визуализировать) не только общую структуру, но и мелкие детали строения сердца и особенности кровообращения.

ЭХО-КГ наряду с ЭКГ (электрокардиографией) – самые простые, безвредные и доступные, но в то же время информативные методы диагностики, дающие исчерпывающую информацию о состоянии сердца.

Показания: кто нуждается в такой диагностике

УЗИ сердца показано всем больным с сердечной патологией, а также людям, имеющим такие симптомы:

Учитывая легкость выполнения и безопасность эхокардиографии, ее делают не только для того, чтобы следить, как протекает имеющаяся у человека сердечная патология, но даже при наличии подозрений на нее. Абсолютных противопоказаний нет.

Что показывает данная процедура, какие болезни выявляет

Диагностика сердца при помощи ультразвука может дать основную, но не всю информацию о состоянии этого органа.

В таблице описаны основные параметры для оценки при эхокардиографии и возможная патология, которая диагностируется на основании этих данных даже без учета результатов ЭКГ (электрокардиограммы).

По данным, полученным в ходе ЭХО сердца, некоторые диагнозы можно установить точно, а некоторые предположить. Во втором случае больные нуждаются в более расширенном обследовании в зависимости от предполагаемой патологии (ЭКГ, холтер, томография, анализы крови).

Разновидности эхокардиографии

Не всякая эхокардиография обладает всеми диагностическими возможностями ультразвуковой диагностики. В зависимости от класса ультразвукового оборудования и процедуры исследования существуют:

1. Стандартная ЭХО-КГ – одномерное, двухмерное и трехмерное УЗИ. Его еще называют трансторакальным, так проводится через контакт с кожей в области грудной клетки. Дает информацию о строении сердца, но не может определить особенности кровообращения в нем.
2. – исследование расширенное по сравнению со стандартным. Определяет характеристики кровотока в предсердиях, желудочках, клапанах и крупных сосудах.
3. Стресс-эхокардиография – УЗИ сердца в ходе выполнения нагрузочных проб. Может потребоваться для диагностики лишь некоторых заболеваний (например, пороки клапанов).
4. Чреспищеводное ЭХО – осмотр сердца специальным датчиком через стенку пищевода в ходе фиброгастроскопии. Требуется редко, но может дать важную информацию о патологии в глубоких отделах миокарда.

Золотой стандарт ультразвукового исследования сердца – двухмерное ЭХО с допплеровским и дуплексным усилением.

Подготовка и проведение исследования

Специальной подготовки к стандартной и допплеровской эхокардиографии сердца, как и к ЭКГ, не требуется. Это значит, что такое исследование может сделать любой человек, у которого есть показания в любое время без каких-либо ограничений. Единственные факторы, влияющие на достоверность результатов, – качество оборудования и квалификация специалиста-кардиолога.

Чреспищеводная ЭХО-КГ выполняется только натощак (последний прием пищи – за 8–10 часов). А когда требуется, чтобы больной находился в неподвижном положении с целью детального осмотра – исследование проводится под наркозом.

Процедура стандартной ЭХО-КГ технически простая и безвредная:

• Исследуемый ложится на кушетку. Обследование проводится в двух положениях: на спине и на левом боку.
• Врач настраивает аппарат и последовательно устанавливает датчик в нескольких точках грудной клетки в проекции сердца, аорты и легочной артерии. В это время исследуемый должен спокойно лежать и выполнять все команды врача (дышать плавно, задерживать дыхание на вдохе, изменять положение и т. д.).
• Для улучшения передачи ультразвуковых сигналов на кожу левой половины грудной клетки наносится специальный гель, по которому будет скользить датчик. По окончании исследования гель нужно вытереть полотенцем или салфеткой.

Общая продолжительность эхокардиографии – от 7–10 минут до получаса. Самое главное, что проводить ее можно столько раз, сколько требуется для оценки состояния сердца и динамики течения патологического процесса. Методика безвредная и безболезненная, поэтому абсолютных противопоказаний к ней не существует.

УЗИ сердца – высокоточный метод диагностики большого количества, но не всех . Поэтому показания для ее выполнения и объем других обследований должен решать специалист!

Бывает иной раз, гуляете вы по лесу со своими друзьями, разбредетесь в разные стороны и начинаете весело перекликаться.

Вдруг… что это?

Вы слышите, что кто-то произносит ваши же слова, только приглушенно, тихо, даже немножко печально. Эхо!

Всем очень нравится эхо, забавно его слушать, и вы начинаете кричать на весь лес: «Ау!..» - и долго еще перекликаетесь.

Но что это такое - эхо? Почему оно бывает?

Вы крикнули - и воздух заколебался, потому что всякое звучащее тело колеблется: колеблются струны скрипки, арфы, рояля, колеблются ваши голосовые связки, когда вы говорите. Звучащее тело колеблется, и от него во все стороны по воздуху распространяется волна, а когда она достигает вашего уха, вы слышите звук.

Но вот звуковая волна натыкается на какое-то препятствие, как морская волна на берег, и возвращается обратно, и вы во второй раз слышите свой голос, но только тихий, потому что волна постепенно ослабевает.

Эхо вы слышите далеко не всегда и не всюду. Для этого нужны определенные условия: препятствие, на которое натыкается звуковая волна, должно находиться на достаточном расстоянии, так, чтобы волна не успела вернуться за одну десятую секунды, потому что наше ухо может воспринять ту же самую звуковую волну не меньше, чем через такой промежуток времени.

Вот что такое эхо. Вот почему оно бывает.

Человек понял природу эха, понял его механику. И вот на основе законов отражения звуковой волны человек создал замечательный прибор - эхолот.

Этот прибор, установленный на борту корабля, посылает звуковую волну в глубину моря. Звук распространяется в воде, достигает дна и возвращается обратно, его снова улавливает прибор. Зная скорость распространения звука в воде и проследив, сколько времени прошло между отправлением и приемом звука, ученые определяют глубину моря в этом месте.

А если послать звук не в глубину моря, то есть не по вертикали, а по горизонтали, то можно определить, как далеко находится судно от берега, или во время тумана узнать, нет ли впереди каких-либо препятствий, на которые рискует наткнуться судно: не идет ли навстречу судно, не плавает ли ледяная гора-айсберг? Звуковая волна натыкается на препятствие и возвращается обратно, ее улавливает прибор, который называется гидролокатором, он и сообщает о препятствии капитану.

Не раз белый дельфин во время сильных штормов спасал суда, провожая их среди опасных рифов и подводных скал. Моряки хорошо знали его, полюбили и объявили его жизнь неприкосновенной. Они называли дельфина «белым лоцманом», а лоцманы - это специалисты, которые проводят суда по хорошо изученной ими водной дороге, по фарватеру в порты.

В этой болгарской повести рассказывается о жизни разных морских животных и о природных локаторах, благодаря которым они свободно плавают в глубинах моря, не боясь распороть себе брюхо о коварные рифы, спасаясь от врагов. Локатор - замечательное защитное устройство. Есть оно не только у морских животных.

Природный локатор есть и у летучей мыши.

Очень долго для ученых было загадкой поведение этих маленьких животных, которые свободно летают в темноте, никогда не натыкаясь ни на какие препятствия, всегда ловко их минуя. А на лету они еще умудряются уничтожать комаров и совсем крохотных москитов. Между тем глаза у летучих мышей не отличаются остротой зрения; напротив, они очень плохо видят.

В чем же тут дело?

Только недавно, лет тридцать назад, ученые разгадали этот секрет. Оказывается, у летучих мышей есть свой локатор. Они испускают звуки, которые мы не слышим, наше ухо их не улавливает; звуки эти натыкаются на препятствие, возвращаются обратно, и мыши улавливают их своими огромными ушами. Так что глаза им, в общем-то, без надобности: уши заменяют им глаза, они как бы освещают им окружающий мир мощными звуковыми фарами.

Есть замечательное изобретение, созданное человеком по принципу отражения волны, только не звуковой, а радиоволны.

Радиоволны тоже обладают способностью отражаться от предметов, которые встречаются на их пути. И вот перед второй мировой войной ученые создали прибор, способный обнаруживать вражеские самолеты издалека, еще до того как они появлялись над головой. Этот прибор называют радиолокатором, иначе - радаром.

Радар может обнаруживать и вражеские самолеты в небе, и вражеские суда в море, определяет и расстояние до них, и направление.

Радары нужны не только во время войны, но и в мирное время. Они отличные помощники. Метеорологи с их помощью определяют скорость и направление ветров на большой высоте, обнаруживают скопление грозовых туч. Астрономы, послав радиоволну на наш ближайший спутник - Луну, смогли определить очень точно расстояние до нее. Это только два примера, а их можно привести немало.

Эхо! Природа этого явления давно объяснена. Но в далекой древности оно казалось загадочным и чудесным. И древние греки придумали поэтичную легенду о лесном эхе.

…Жила-была когда-то в лесу прекрасная нимфа по имени Эхо. Она свободно резвилась, пела и танцевала, как ее подруги - богини лугов, ручейков, источников… Но бедная маленькая нимфа Эхо прогневала грозную, могучую богиню Геру, и Гера наказала ее, запретив ей разговаривать. Нимфа Эхо только и могла теперь что повторять чужие слова.

Вот почему мы и слышим иногда в лесу печальный голос нимфы Эхо. И Пушкин, плененный поэтичностью лесного эха, создал о нем чудесные стихи:

Ревет ли зверь в лесу глухом, Трубит ли рог, гремит ли гром, Поет ли дева за холмом - На всякий звук Свой отклик в воздухе пустом Родишь ты вдруг.