Инфразвук

Система LRAD

Хотя ни одно государство в мире не признает наличия инфразвукового оружия, каждое из них готово применить его. Акустический прибор дальнего радиуса действия (LRAD), разработанный для обеспечения безопасности на море, перешел на наземное использование правоохранительными органами для усмирения беспорядков. LRAD, установленный на некоторых полицейских машинах, обладает продолжительной громкостью 162 дБ. Болевой порог для большинства людей составляет около 130 дБ, и именно это делает устройство таким эффективным.

Влияние инфразвука на человека совсем другое. Он работает на ультранизких уровнях, воздействуя на людей буквально изнутри. Подвергшиеся действию сверхнизких частот страдают головными болями, чувствуют тошноту и вообще им нездоровится. По мере увеличения времени экспозиции головные боли становятся более серьезными, начинается рвота. Сердечный ритм учащается, повышается кровяное давление. Внутренние органы начинают вибрировать. Дальнейшее воздействие приведет к разрушению в них деликатных кровеносных сосудов и появлению кровотечений. Продолжающийся резонанс вызовет полное разрушение или разжижение внутренних органов и смерть будет неизбежна.

Кроме того, инфразвуковое оружие использует диапазон частот ниже 20 Гц, а системы LRAD – 2,5 кГц.

Обнаружение и регистрация инфразвука

Чередование зон сжатия и разрежения в продольной упругой волне

Обнаружение и регистрация инфразвука представляют определённые трудности в силу того, что из-за низкой частоты колебаний волны имеют многометровую длину и, представляя собой упругие механические колебания среды распространения, легко смешиваются с механическими колебаниями не инфразвуковой природы. Таким образом датчики инфразвука требуют защиты от наводимых ветром помех и других возмущений от близкорасположенных объектов. При этом сам инфразвук может быть зафиксирован за многие километры от его источника.

Для обнаружения инфразвука могут быть использованы устройства, основанные на принципе резонансного вибратора (струны, рупоры, трубы). Недостатком таких устройств является узкий диапазон обнаруживаемых ими частот, совпадающих с их собственной резонансной частотой, и огромные многометровые размеры, которые должны равняться или быть кратными длинам обнаруживаемых волн. Преимуществом является высокая чувствительность и КПД.

На практике для обнаружения инфразвуковых волн используют в основном компактные датчики, преобразующие акустические колебания в электрические сигналы с их дальнейшим усилением и обработкой средствами электроники:

низкочастотные конденсаторные микрофоны свободного поля (для высокочастотного инфразвука от 0,5 Гц и выше, к примеру 40AZ — ½”, BSWA MP-201 и др.). Так как ЭДС микрофонов связана не с амплитудой движения их чувствительной мембраны, а с ускорением её движения, то при низкочастотном инфразвуке (одно колебание за несколько секунд) ЭДС в капсюлях микрофонов практически отсутствует, из-за чего низкочастотный инфразвук невозможно регистрировать микрофонами физически;
микробарометры (для низкочастотного инфразвука). Так как инфразвук является упругими колебаниями среды распространения, представляющими собой чередующиеся зоны сжатия-разрежения, то периодическое изменение давления (с периодичностью 1 колебание в секунды и минуты) по фронту его распространения возможно зафиксировать микробарометрами. Высокочастотный же инфразвук микробарометрами невозможно фиксировать из-за их реактивности (не успевают реагировать на столь быстрые незначительные изменения давления).

Компактные датчики инфразвука применяются в инфразвуковых станциях обнаружения и мониторинга за ядерными взрывами, в системах раннего оповещения о природных катаклизмах (бури, цунами), в шумомерах-анализаторах.

Применение во Вьетнаме

В 1975 году СССР потребовал, чтобы инфразвуковое оружие было классифицировано как оружие массового уничтожения, и чтобы его разработка была запрещена во всем мире. Это последовало за публикацией ряда статей, обвиняющих США в его использовании во Вьетнаме. Потом делались повторные запросы, которые прекратились из-за постоянного отказа США и Великобритании признать необходимость такого закона, поскольку никто не обладал таким оружием и не разрабатывал его. В 1977 году, однако, в журнале British Science Magazine появилась статья, в которой утверждалось, что Великобритания тестирует его на британских солдатах и что оно похоже на использовавшееся Соединенными Штатами во время войны во Вьетнаме.

Звук

Как упоминалось, частотный диапазон инфразвука находится ниже диапазона восприятия звуков человеком. Суть инфразвука не отличается от иных звуков. Вообще звуком называются упругие волны, которые перемещаются в определенной среде и своими такими перемещениями создающие механические колебания. Другими словами, звуком можно назвать перемещение молекул воздуха, которое происходит в результате колебания какого-либо физического тела. Как пример, можно привести колебания, происходящие от струнных инструментов. Для того чтобы звук распространялся, должна быть воздушная среда. Общеизвестно, что в вакууме всегда царит тишина. Это объясняется тем, что в результате физического действия происходят возвратно-поступательные движения воздуха, которые, в свою очередь, вызывают волны сжатия и разрежения.

Вихревая пушка

Это единственное известное звуковое оружие, которое было развернуто на заключительном этапе войны. Инфразвуковая пушка Luftkanone предназначалась для поражения вражеских самолетов звуковым вихрем. Конструкция состояла из параболического отражателя диаметром 3,2 м с короткой трубкой. Последняя являлась камерой сгорания и звуковым генератором, простирающимся к задней части от вершины параболы. В камеру сзади двумя коаксиальными соплами подавались метан и кислород. Длина чаши составляла четверть длины волны звука в воздухе. После инициирования первая ударная волна отражалась от открытого конца камеры и инициировала второй взрыв. Частота составляла от 800 до 1500 импульсов в секунду. Основной лепесток интенсивности звука имел угол открытия 65°, а на расстоянии 60 м измерялось давление в 1000 микробар. Никаких физиологических экспериментов не проводилось, но было подсчитано, что потребовалось бы 30–40 с, чтобы убить человека. На больших расстояниях, до 300 м, эффект был не смертельным, но очень болезненным и, вероятно, нейтрализовал бы человека на продолжительное время. В частности, затрагивалось зрение, и даже низкие уровни воздействия привели бы к тому, что точечные источники света казались бы линиями.

Источники инфразвука

Российская инфразвуковая станция IS43 в Дубне

Инфразвуковая станция системы обнаружения (засечки) ядерных взрывов и землетрясений. На рисунке видны веерные фильтры, экраны микрофонов против ветровых помех, ограда, снижающая турбулентность.

Природные источники

Инфразвук генерируется планетарной корой при землетрясениях, ударах молний, при сильном ветре (инфразвуковой аэродинамический шум) во время бурь и ураганов (в последнем случае регистрация инфразвука, в том числе нарастание инфразвукового фона, — верный признак приближения шторма. В частности прибрежные сухопутные и морские животные уходят в глубь суши и воды соответственно, заслышав нарастающий инфразвуковой шум и следовательно ожидая приближение шторма).

При помощи инфразвука общаются между собой киты и слоны. Инфразвук был зарегистрирован и при взрыве Челябинского метеорита в 2013 г. инфразвуковыми станциями систем обнаружения ядерных взрывов по всей Земле.

Техногенные источники

Техногенный инфразвук генерируется разнообразным оборудованием при колебаниях поверхностей больших размеров, мощными турбулентными потоками жидкостей и газов, при ударном возбуждении конструкций, вращательном и возвратно-поступательном движении больших масс. Основными техногенными источниками инфразвука являются тяжёлые станки, ветрогенераторы, вентиляторы, электродуговые печи, поршневые компрессоры, турбины, виброплощадки, сабвуферы, водосливные плотины, реактивные двигатели, судовые двигатели. Кроме того, инфразвук возникает при наземных, подводных и подземных взрывах.

Физиологическое действие инфразвука

Физиологическое действие инфразвука на живые существа (в том числе человека) зависит только от его спектральных, временных и мощностных характеристик и не зависит от того, на открытом пространстве или в помещении находится живой объект воздействия.
Патогенное действие инфразвука заключается в повреждении нервной системы (в частности головного мозга), органов эндокринной системы и внутренних органов вследствие развития тканевой гипоксии из-за ликвор-гемодинамических и микроциркуляторных нарушений.
При 180—190 дБ действие инфразвука смертельно вследствие разрыва лёгочных альвеол. Другие зоны интенсивных кратковременных воздействий вызывают синдром резко выраженного инфразвукового дискомфорта, предел переносимости которого наблюдается при 154 дБ. Исследования показали, что низкочастотные акустические колебания, в том числе и инфразвуковые, продолжительностью от 25 с до 2 мин с удельным звуковым давлением от 145 до 150 дБ в диапазоне частот от 1 до 100 Гц, вызывали у испытуемых ощущение вибрации грудной стенки, сухость в полости рта, нарушение зрения, головные боли, головокружение, тошноту, кашель, удушье, беспокойство в области подреберий, звон в ушах, модуляцию звуков речи, боли при глотании и некоторые другие признаки нарушений в деятельности организма.

Землетрясения и извержения вулканов

Инфразвук в природе может возникать и в результате землетрясения. С его помощью, например, японцы предрекают скорое появление цунами, возникающих в результате подводной сейсмоактивности. Борис Островский, исследователь в этой области, заявляет, что в Мировом океане ежегодно происходит свыше пятидесяти тысяч подводных землетрясений, и каждое из них создает инфразвук. Это явление и его механизм характеризуются следующим. Общеизвестно, что сейсмическая активность возникает в итоге скопления энергии в земной коре. В конце концов эта энергия высвобождается, а кора разрывается. Именно эти силы создают низкочастотные колебания. При этом интенсивность инфразвука прямо пропорциональна напряженности энергии в земной коре. Во время подводного землетрясения поперечные низкочастотные волны перемещаются сквозь толщу воды и далее, достигая ионосферы. Попавшее в район излучения таких волн судно, окажется под воздействием инфразвука. Если такое судно будет находиться в указанном районе длительное время, то оно может стать так называемым резонатором. То есть, другими словами, последующим источником низкочастотных волн. Это судно будет передавать, подобно динамику, инфразвук. Влияние на человека именно этого фактора порой является причиной возникновения у людей, находящихся на корабле, необъяснимого страха, зачастую переходящего в ужас. Некоторые исследователи утверждают, что в этом кроется разгадка обнаружений кораблей в открытом море без экипажа. Попавшие в такую ситуацию люди ищут пути выхода, бегства с корабля, лишь бы скрыться от этого неслышного звука, который доводил их до сумасшествия.

Чем больше интенсивность низкочастотных колебаний, тем большая паника может охватить людей, находящихся на корабле-резонаторе. Этот необъяснимый ужас сознанием человека будет интерпретироваться, будет подыскиваться его причина. Возможно, именно это и повлияло на появление таких распространенных мифов, как зовущие сирены. Если более детально изучать древние мифы, то можно предположить, что гребцы, закладывающие уши звуконепроницаемыми приспособлениями, а также другие члены команды корабля, которые привязывали себя к мачтам, пытались таким образом предохраниться. Это была своеобразная защита от инфразвука.

В истории немало случаев, когда корабль был обнаружен с мертвыми телами экипажа. И здесь применима теория об инфразвуке. Как уже говорилось выше, если он совпадал с частотами, издаваемыми внутренними органами человека, то, как правило, во много раз усиливался. Этот усиленный инфразвук был вполне способен разорвать внутренние органы, следовательно, причинить внезапную смерть. Убийственный инфразвук, скорее всего, был виновником нескольких смертей, случившихся в 1957 году в Монголии. Тогда, 4 декабря, произошло мощное землетрясение. По рассказам очевидцев, некоторые люди, в числе которых пастухи, пасшие скот, буквально падали замертво еще до начала Гоби-Алтайского землетрясения.

Извержения вулканов – еще одни источники инфразвука. Частота волн появляющегося при этом инфразвука составляет около 0,1 Гц.

По некоторым утверждениям, всевозможные недомогания, появляющиеся у людей во время плохой погоды, вызваны ничем иным, как инфразвуком.

Характеристики инфразвука

Инфразвук подчиняется общим закономерностям, характерным для звуковых волн, однако обладает целым рядом особенностей, связанных с низкой частотой колебаний упругой среды:

инфразвук имеет гораздо большие амплитуды колебаний в сравнении с равномощным слышимым человеком звуком;
инфразвук гораздо дальше распространяется в воздухе, поскольку поглощение инфразвука атмосферой незначительно;
благодаря большой длине волны для инфразвука характерно явление дифракции, вследствие чего он легко проникает в помещения и огибает преграды, задерживающие слышимые звуки;
инфразвук вызывает вибрацию крупных объектов, так как входит в резонанс с ними.

Перечисленные особенности инфразвука затрудняют борьбу с ним, поскольку обычные способы противошумовой борьбы (звукопоглощение, звукоизоляция, удаление от источника звука) против инфразвука малоэффективны.

Инфразвук, образующийся в море, называют одной из возможных причин появления «летучих голландцев» — судов, покинутых экипажем в открытом море в ситуации, когда физической опасности судну нет (см. , Корабль-призрак).

История создания

О разрушительных возможностях звука знали еще в древности. В 1400 г. до н. э. израильтяне, стоя у стен Иерихона, «услышав голос трубы, воскликнули громким голосом, и обрушилась стена до своего основания», о чем свидетельствует книга Иисуса Навина (гл. 6, ст. 20). В конце ХІХ в. Никола Тесла во время экспериментов с эксцентричными колесами, стоя на платформе, ощутил приятное чувство по всему телу. Он также обнаружил, что пребывание в таком состоянии более 1–2-х минут изменяло сердечный ритм и повышало кровяное давление до опасно высоких уровней. А во время Второй мировой немецкие инженеры построили оружие, направлявшее звук на цель с помощью рефлектора.

Литература

Сокол Г. И. «Особенности акустических процессов в инфразвуковом диапазоне частот». — Днепропетровск: Проминь, 2000. — 143 с. (обзор 803 источников литературы).
Боенко И. В., Фрайман Б. Я. Колебания сосудистой стенки при действии инфразвука. Воронеж, 1983 г., стр. 1-8. Рукопись депонирована во ВНИИМИ 16.09.83. №Д-6783.
Фрайман Б. Я.,Безруков В. Е. Условия, при которых осуществляется прямое действие инфразвука на стенку кровеносного сосуда. Воронеж, 1983 г. стр. 1-13. Рукопись депонирована во ВНИИТИ 13.01.83г. № 6748-83
Жуков А. И., Иванников А. Н., Фрайман Б. Я. О необходимости изучения пространственной структуры звукового поля при оценке действия низкочастотного шума. «Борьба с шумом и звуковой вибрацией», Москва, 1989 г., стр 53-59.
Жуков А. И., Иванников А.Н, Ларюков А. С., Нюнин Б. Н.,Павлов В. И., Фрайман Б. Я. Определение аномально активной зоны вредного действия инфразвуковых шумов в жилых и административных помещениях. «Проблемы акустической экологии», Ленинград, Стройиздат, 1990 г. стр. 13-21.
Fraiman B., Ivannikov A., Zhukov A. On the influence of infranoise fildes on humanus. «6-th Internacional Meeting on Low friguence Noise and Vibracion». 4-6 September 1991. Leiden, pp. 46–56.
Fraiman B., Voronin A., Fraiman E. The alternative mechanism of the infrasound influence on organism.»Noise and Man −93. 6-th Internationale Congress. Nice,France,1993.Vol 2, pp 501—504.
Fraiman B. Mechanism of the infrasound effect in transport means. «Transport Noise — 94». St-Petersburg, Russia,1994,pp 29–32.
Санитарные нормы: СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Физические факторы производственной среды. Физические факторы окружающей природной среды. Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки». — Утверждены Постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31.10.1996 г. № 52.

Источники в природе. Морские волны

Природу буквально пронизывает инфразвук. Это вызывается многими явлениями, среди которых и резкие перепады давления, и извержения вулканов, и сейсмическая активность, и ураганы, а также многие другие факторы. Многочисленные исследования, проводившиеся над людьми, попавшими в зону действия низкочастотных волн, дали основания ученым полагать, что инфразвук опасен для человека, для его здоровья. Эти волны провоцируют утрату чувствительности органов, предназначенных для регулировки равновесия тела. В свою очередь, эта утрата является причиной для возникновения ушных болей, повреждений мозга, болей в позвоночнике. Некоторые ученые и психологи считают, что инфразвук – это основная и наиболее серьезная причина психологических расстройств.

Он существует всегда, даже тогда, когда люди считают, что в атмосфере царит тишина. Источники инфразвука различны и многообразны. Удары морских волн о берег, во-первых, вызывают небольшие сейсмические колебания в недрах, а во-вторых, способствуют переменам в давлении воздуха. С помощью специальных барометров возможно такие колебания уловить. Мощные порывы ветра, сочетаясь с морскими волнами, являются источником мощных низкочастотных волн. Они перемещаются со скоростью звука, а распространяясь по волнам моря, еще больше усиливаются.

Производственные источники

В отличие от природы, которая не столь часто осложняет жизнь человека своими низкочастотными звуками, инфразвук, появляющийся в результате человеческой деятельности, оказывает все более и более негативное воздействие на людей. Эти низкочастотные волны появляются вместе с теми же процессами, при которых возникают и слышимые человеком звуки. Одними из таких считаются выстрелы из орудий, взрывы, звуковое излучение, исходящее от реактивных двигателей.

Заводские компрессоры и вентиляторы, дизельные установки, всевозможные медленно работающие агрегаты, городской транспорт – это все источники инфразвука. Мощнейшие низкочастотные волны вызывают встречи двух железнодорожных составов на скорости, а также проезд поезда в туннеле.

Чем дальше развивается человечество, тем более мощные и объемные машины и механизмы разрабатываются и производятся. Соответственно, это сопровождается и усилением создаваемых инфразвуковых волн. Особую опасность составляет инфразвук в производстве в связи с тем, что он в этой сфере полностью не изучен.

Действие звука

7 Гц, предположительно, опасней всего, поскольку соответствуют альфа-ритмам головного мозга. Утверждается также, что это резонансная частота органов человека, поэтому при продолжительном воздействии может произойти их повреждение и даже наступить смерть.

При 1–10 Гц мозг сначала блокируется, а затем уничтожается. По мере увеличения амплитуды было отмечено несколько неприятных реакций, после чего начинается полное неврологическое вмешательство. Действие мозгового вещества физиологически блокируется, а его вегетативные функции прекращаются.

На частоте 43–73 Гц наблюдается снижение остроты зрения, показатели IQ снижаются до 77% от нормальных, нарушается пространственная ориентация, координация работы мышц, равновесие, речь становится невнятной, происходит потеря сознания.

При 50–100 Гц даже с защищенными ушами возникают «невыносимые ощущения в области груди». Другие физиологические изменения, которые могут произойти, включают вибрацию и изменения дыхательного ритма. Легкая тошнота и головокружение появляются на уровнях 150–155 дБ, после чего достигается предел переносимости. Симптомы включают сопутствующий дискомфорт, кашель, значительное снижение давления, удушье и гипофарингеальный дискомфорт.

На уровне 100 Гц у человека появляется легкая тошнота, головокружение, покраснение кожи и покалывание в теле. После этого возникает тревога, ощущение сильной усталости, горловое давление и респираторная дисфункция.

Инфразвук и человек

Негативное воздействие инфразвука на человека подтверждается многими исследованиями. Одни ученые полагают, что он имеет несомненное отрицательное влияние не только на организм, но и на психику людей. Так, эксперименты, которым подвергаются космонавты, позволяют сказать, что испытуемые при низкочастотных волнах медленнее решают простые математические задачи.

Ученые в области медицины определили, что при частоте колебаний в 4-8 Гц обнаруживается опасный резонанс брюшной полости. Во время перетягивания этой области ремнями наблюдалось повышение частоты звуков, однако воздействие на организм инфразвука не прекращалось.

Одними из наиболее больших резонирующих объектов в организме человека являются сердце и легкие. В случаях совпадения их частот с внешними низкочастотными волнами они подвержена наиболее сильным колебаниям, которые в конечном счете могут привести к остановке сердца и к повреждению легких.

Многие труды ученых посвящены воздействиям, которые оказывает на мозг инфразвук. На человека низкочастотные волны могут воздействовать по-разному. Исследования показали, что имеется некая схожесть последствий применения алкоголя и влияния инфразвука. Так, и в том и в другом случае оба эти фактора активно угнетают умственную работу.

На кровеносную систему низкочастотные волны также оказывают негативное воздействие. Исследователями в этой области были проведены эксперименты. В результате них у испытуемых, над которыми было проведено применение инфразвука, наблюдалось резкое понижение артериального давления, проявлялась аритмия, сбой дыхания, утомляемость и иные нарушения нормальной жизнедеятельности организма.

Все встречались с ситуацией, когда после долгой и утомительной поездки на автотранспорте или плавания по морю, наступает нехорошее состояние, при котором проявляется рвотный рефлекс. Обычно люди в таких случаях говорят, что их укачало. Однако это и есть непосредственное воздействие инфразвука, которое проявляется в действии на вестибулярный аппарат. Интересно, что с помощью инфразвука еще в Древнем Египте жрецы пытали своих пленников. Они связывали их и посредством зеркала и солнечных бликов, направленных в глаза жертве, добивались появления у последних судорог. Это было влияние инфразвука. Воля таких пленников подавлялась, и они были вынуждены отвечать на задаваемые им вопросы.

Распространение инфразвука

Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень большие расстояния, и инфразвук может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. Это явление находит практическое применение при определении места сильных взрывов или положения стреляющего орудия. (Последнее может быть использовано в контрбатарейной борьбе.) Звуки взрывов, содержащие большое количество инфразвуковых частот, применяются для исследования верхних слоёв атмосферы, свойств водной среды, геодезического зондирования земной коры с дневной поверхности.

Смерть группы студентов из-за инфразвука

Зимой 1959 года на северном Урале 9 студентов погибли при загадочных обстоятельствах. Они совершали восхождение на гору. Когда туристы преодолели большую часть пути, на финальную высоту оставалось совсем немного. Группа останавливается на ночлег у подножья горы, что происходило с ними дальше неизвестно. Но в февральский морозный день, без тёплой одежды и босиком они в спешке покидают свою палату, бегут в лес и гибнут там при необъяснимых обстоятельствах. Для учёных и тогда, и сейчас было очевидно, что из палатки студентов выгнать опасность, которую все почувствовали на подсознательном уровне. Официальной версии нет до сих пор, но исследователи считают, что туристов убил инфразвук.

Понятие

Инфразвук – это звуковые колебания, у которых частота менее 16 Гц. В существующем мире полно звуков, и все они имеют различный диапазон. Слуховой аппарат человека рассчитан на прием звуков, у которых частота не меньше 16 колебаний в секунду, но не более 18-20. Такие колебания измеряются в герцах (Гц). Вместе с тем подобные звуковые колебания могут быть как выше, так и ниже указанного диапазона. Такие неслышимые людьми частоты являются так называемыми областями, в которых существуют ультразвук и инфразвук. Эти колебательные процессы абсолютно не слышимы человеком, однако, в то же время именно они могут влиять на разные процессы, в том числе и на человеческий организм.

Мозг человека устроен таким образом, что способен воспринимать лишь небольшую часть тех явлений, происходящих в звуковой среде, каковые могут достичь внутреннего уха, его периферических рецепторных приборов. При этом восприятие таких акустических волн будет определяться несколькими факторами, среди которых и направленность внимания, и разрешающая способность рецепторов, и скорость передачи по нервным путям.