Hydrofony – Wsłuchując się w głębiny oceanów
Wiedza
1 r
9
Dzidki, ostatnio było o sonarach, więc nie może również zbraknąć hydrofonów. Są to specjalne mikrofony podwodne, które wykorzystuje się w sonarach pasywnych. Służą one do nagrywania i odbierania dźwięków rozchodzących się w wodzie oraz innych rodzajach cieczy. Przy ich pomocy następuje rejestracja dźwięku, nawet znajdującego się w bardzo dużych odległościach od hydrofonu. To właśnie takie urządzenia umożliwiły nagranie wielu podwodnych dźwięków, w tym także części niezidentyfikowanych, jak Bloop, Upsweep, Julia, Slowdown, Train i Whistle, które po raz pierwszy zostały zarejestrowane w latach 1991-1999 przez amerykańską instytucję rządową NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) zajmującą się zjawiskami zachodzącymi w oceanach oraz ekstremalnymi warunkami pogodowymi. Nagrywa się nimi również wiele innych zjawisk, jak śpiewy wielorybów czy odgłosy z dna Rowu Mariańskiego – chociaż ich pierwotnym celem było wykrywanie łodzi podwodnych, które poruszały się w oceanicznych głębinach. Służą również do monitorowania topnienia lodowców oraz do wykrywania innych zmian klimatycznych – w tym klęsk żywiołowych takich jak tsunami czy trąby wodne, a także erupcje podwodnych wulkanów.
Jak działa hydrofon?
Wiele osób uważa, że w morzach czy oceanach często panuje cisza, a wiele stworzeń nie generuje żadnych dźwięków. Tymczasem jest to błędne przekonanie – ocean jest pełen różnej maści dźwięków, które po prostu generowane są na różnych częstotliwościach. Zwierzęta morskie wykorzystują dźwięki nie tylko do komunikacji między sobą, ale również lokalizowania obiektów, zaimponowania partnerowi podczas godów, a nawet podczas polowania czy samoobrony. Również inne zjawiska zachodzące w oceanie generują wiele różnych dźwięków (wybuchy podwodnych wulkanów, trzęsienia ziemi czy nawet płynące statki lub motorówki… czy wybuchające, martwe wieloryby). To właśnie ich odczytywanie i nagrywanie możliwe jest dzięki pracy hydrofonów. Wszelkie dźwięki pochodzące z otoczenia są odbierane przez nie i przetwarzane na sygnały elektryczne (zmiana ciśnienia przekształcana jest na zmianę napięcia elektrycznego w piezometrze). Wzmacniając i rejestrując te sygnały elektryczne, hydrofony mierzą dźwięki oceanu z dużą precyzją. Podczas, gdy pojedynczy hydrofon może rejestrować dźwięki z dowolnego kierunku, kilka hydrofonów jednocześnie ustawionych w szeregu, często oddalonych od siebie o tysiące mil pozwalają na nasłuchiwanie dźwięków, przy pomocy których można określić np. trasę przepływania łodzi podwodnych czy waleni oraz podejmowane przez nie czynności. Wbudowany w nie układ fazujący pomaga określić kierunek źródła szumów na podstawie różnic sygnałów odebranych przez kilka znajdujących się niedaleko siebie hydrofonów, które zarejestrowały ten sam dźwięk. Następnie po wzmocnieniu sygnałów elektrycznych urządzenie przetwarza je ponownie na fale dźwiękowe, które odbierane są przez głośnik lub słuchawki operatorów systemu.
Większość hydrofonów posiada budowę opartą na specjalnej właściwości niektórych materiałów ceramicznych, które wytwarzają niewielki prąd elektryczny pod wpływem zmian ciśnienia zachodzących w głębinach akwenu. Po zanurzeniu w wodzie, ceramiczny hydrofon wytwarza sygnały o niskim napięciu w szerokim zakresie częstotliwości, ponieważ został on wystawiony na działanie podwodnych dźwięków dochodzących z różnych kierunków.
Wiele osób uważa, że w morzach czy oceanach często panuje cisza, a wiele stworzeń nie generuje żadnych dźwięków. Tymczasem jest to błędne przekonanie – ocean jest pełen różnej maści dźwięków, które po prostu generowane są na różnych częstotliwościach. Zwierzęta morskie wykorzystują dźwięki nie tylko do komunikacji między sobą, ale również lokalizowania obiektów, zaimponowania partnerowi podczas godów, a nawet podczas polowania czy samoobrony. Również inne zjawiska zachodzące w oceanie generują wiele różnych dźwięków (wybuchy podwodnych wulkanów, trzęsienia ziemi czy nawet płynące statki lub motorówki… czy wybuchające, martwe wieloryby). To właśnie ich odczytywanie i nagrywanie możliwe jest dzięki pracy hydrofonów. Wszelkie dźwięki pochodzące z otoczenia są odbierane przez nie i przetwarzane na sygnały elektryczne (zmiana ciśnienia przekształcana jest na zmianę napięcia elektrycznego w piezometrze). Wzmacniając i rejestrując te sygnały elektryczne, hydrofony mierzą dźwięki oceanu z dużą precyzją. Podczas, gdy pojedynczy hydrofon może rejestrować dźwięki z dowolnego kierunku, kilka hydrofonów jednocześnie ustawionych w szeregu, często oddalonych od siebie o tysiące mil pozwalają na nasłuchiwanie dźwięków, przy pomocy których można określić np. trasę przepływania łodzi podwodnych czy waleni oraz podejmowane przez nie czynności. Wbudowany w nie układ fazujący pomaga określić kierunek źródła szumów na podstawie różnic sygnałów odebranych przez kilka znajdujących się niedaleko siebie hydrofonów, które zarejestrowały ten sam dźwięk. Następnie po wzmocnieniu sygnałów elektrycznych urządzenie przetwarza je ponownie na fale dźwiękowe, które odbierane są przez głośnik lub słuchawki operatorów systemu.
Większość hydrofonów posiada budowę opartą na specjalnej właściwości niektórych materiałów ceramicznych, które wytwarzają niewielki prąd elektryczny pod wpływem zmian ciśnienia zachodzących w głębinach akwenu. Po zanurzeniu w wodzie, ceramiczny hydrofon wytwarza sygnały o niskim napięciu w szerokim zakresie częstotliwości, ponieważ został on wystawiony na działanie podwodnych dźwięków dochodzących z różnych kierunków.
Hydrofony przewodowe
Znacznie droższą, ale trwalszą technologią eksploracji akustycznej jest instalacja zestawu hydrofonów połączonego z podwodnym kablem komunikacyjnym. Od lat 60. marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych obsługuje system wojskowy SOSUS (SOund SUrveillance System) który montuje się w wielu obszarach wszystkich oceanów świata tworząc tym samym zintegrowaną sieć hydrofonów połączoną również z innymi urządzeniami (np. geofonami dokonującymi pomiaru prędkości akustycznej). Począwszy od 1989 rok Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych zgodziła się na udostępnienie środowisku naukowemu korzystanie z systemu SOSUS do monitorowania środowiska oceanów, dzięki czemu ma ona podwójne zastosowanie (militarne i badawcze). Od 1991 roku system SOSUS wykorzystywany jest w dużej mierze przez NOAA, co pozwala na wykrywanie podwodnych erupcji wulkanów na północno-wschodnim Pacyfiku czy śledzenia migracji i zachowania płetwalów błękitnych na tym obszarze. Zasięg systemu jest taki, że wstrząsy wulkaniczne z południa Japonii zostały z powodzeniem wykryte i zlokalizowane za pomocą macierzy SOSUS rozmieszczonych u wybrzeży Oregonu oraz Waszyngtonu. Dostęp do SOSUS jest ograniczony – dane uzyskane przy jego pomocy są w dużej mierze utajnione, a także można z niego korzystać tylko w określonych obiektach służących do pomiarów (nie wszystkie są też jawne). Ponadto są one rozmieszczone tylko w obszarach potrzeb wojskowych, dlatego z biegiem lat NOAA otworzyła również własne stacje pomiarów akustycznych w celu efektywniejszego prowadzenia badań dla swoich potrzeb. Przewodowa natura SOSUS umożliwia pozyskiwanie danych akustycznych w czasie rzeczywistym, ale przy wysokich kosztach - łączna wartość inwestycji w SOSUS szacowana jest na ponad 16 miliardów dolarów.
Pierwsze długoterminowe obserwatorium akustyczne Pioneer Seamount w głębokim oceanie zostało zainstalowane u wybrzeży Kalifornii i było jednym z założeń programu Sound in the Sea. W latach 90. XX wieku do założonego punktu monitoringu akustycznego doprowadzono podwodny kabel w celu przeprowadzenia eksperymentu oceanograficznego. Wspierając eksplorację oceanów, NOAA przejęła odpowiedzialność za kabel. Pioneer Seamount Acoustic Observatory jest pierwszym cywilnym (niesklasyfikowanym) zestawem hydrofonów głębokowodnych do długoterminowego monitorowania otaczających hałasów oceanicznych i ich wpływu na środowisko morskie. Zestaw składa się z czterech elementów hydrofonów zawieszonych pionowo w wodzie nad dnem morskim. Dane akustyczne są zbierane w niewielkiej bazie United States Air Forces przy wybrzeżu Kalifornii i są dostępne zarówno dla naukowców, jak i opinii publicznej za pośrednictwem sieci WWW.
Znacznie droższą, ale trwalszą technologią eksploracji akustycznej jest instalacja zestawu hydrofonów połączonego z podwodnym kablem komunikacyjnym. Od lat 60. marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych obsługuje system wojskowy SOSUS (SOund SUrveillance System) który montuje się w wielu obszarach wszystkich oceanów świata tworząc tym samym zintegrowaną sieć hydrofonów połączoną również z innymi urządzeniami (np. geofonami dokonującymi pomiaru prędkości akustycznej). Począwszy od 1989 rok Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych zgodziła się na udostępnienie środowisku naukowemu korzystanie z systemu SOSUS do monitorowania środowiska oceanów, dzięki czemu ma ona podwójne zastosowanie (militarne i badawcze). Od 1991 roku system SOSUS wykorzystywany jest w dużej mierze przez NOAA, co pozwala na wykrywanie podwodnych erupcji wulkanów na północno-wschodnim Pacyfiku czy śledzenia migracji i zachowania płetwalów błękitnych na tym obszarze. Zasięg systemu jest taki, że wstrząsy wulkaniczne z południa Japonii zostały z powodzeniem wykryte i zlokalizowane za pomocą macierzy SOSUS rozmieszczonych u wybrzeży Oregonu oraz Waszyngtonu. Dostęp do SOSUS jest ograniczony – dane uzyskane przy jego pomocy są w dużej mierze utajnione, a także można z niego korzystać tylko w określonych obiektach służących do pomiarów (nie wszystkie są też jawne). Ponadto są one rozmieszczone tylko w obszarach potrzeb wojskowych, dlatego z biegiem lat NOAA otworzyła również własne stacje pomiarów akustycznych w celu efektywniejszego prowadzenia badań dla swoich potrzeb. Przewodowa natura SOSUS umożliwia pozyskiwanie danych akustycznych w czasie rzeczywistym, ale przy wysokich kosztach - łączna wartość inwestycji w SOSUS szacowana jest na ponad 16 miliardów dolarów.
Pierwsze długoterminowe obserwatorium akustyczne Pioneer Seamount w głębokim oceanie zostało zainstalowane u wybrzeży Kalifornii i było jednym z założeń programu Sound in the Sea. W latach 90. XX wieku do założonego punktu monitoringu akustycznego doprowadzono podwodny kabel w celu przeprowadzenia eksperymentu oceanograficznego. Wspierając eksplorację oceanów, NOAA przejęła odpowiedzialność za kabel. Pioneer Seamount Acoustic Observatory jest pierwszym cywilnym (niesklasyfikowanym) zestawem hydrofonów głębokowodnych do długoterminowego monitorowania otaczających hałasów oceanicznych i ich wpływu na środowisko morskie. Zestaw składa się z czterech elementów hydrofonów zawieszonych pionowo w wodzie nad dnem morskim. Dane akustyczne są zbierane w niewielkiej bazie United States Air Forces przy wybrzeżu Kalifornii i są dostępne zarówno dla naukowców, jak i opinii publicznej za pośrednictwem sieci WWW.
Autonomiczne hydrofony
W połowie lat 90. XX wieku, opierając się na sukcesie wcześniejszej pracy z SOSUS, NOAA opracowała przenośne hydrofony, które można rozmieścić w dowolnym miejscu w oceanie. Urządzenia te składają się z pojedynczego, ceramicznego hydrofonu przymocowanego do wodoodpornej obudowy ciśnieniowej, która zawiera baterie, komputery, zegary i inne elementy elektroniczne wymagane do utrzymania hydrofonu w pełnej sprawności przez kilka lat (co ma zapobiegać zakłóceniom w rejestracji danych, a tym samym zafałszowywaniu wyników odczytów fal dźwiękowych pochodzących z oceanicznych głębin). Z powodzeniem stosowano je w badaniach ssaków morskich i badaniach sejsmicznych, a nawet do wykrywania osuwisk na południowym wybrzeżu Hawajów z odległości ponad 5000 km. Ich kolejną zaletą jest przenośność, co pozwala rozmieścić je w dowolnym miejscu na oceanie, a nawet zmienić ich lokalizację po jakimś czasie. Ponadto wspomniane hydrofony autonomiczne są stosunkowo niedrogie w porównaniu z systemem kablowym, takim jak SOSUS. Jednak ich największą wadą jest to, że zarejestrowane przez nie dane nie mogą być odczytywane w czasie rzeczywistym – dopiero, gdy statek ponownie odwiedzi miejsce rozmieszczenia i odzyska hydrofon, możliwy jest odczyt zapisu.
Przewiduje się, że ulepszenia globalnych telefonów komórkowych w nadchodzących latach sprawią, że transmisja w czasie rzeczywistym z niedrogich miejsc do cumowania hydrofonów stanie się rzeczywistością. Przenośne zestawy hydrofonów są obecnie rozmieszczone na równikowym Pacyfiku, w Zatoce Alaskiej na Oceanie Spokojnym i na północnym Atlantyku na południe od Azorów (we współpracy z NSF i Oregon State University). W 2002 roku Sound in the Sea we współpracy z naukowcami z Francji rozmieścił nowy zestaw hydrofonów na Atlantyku na północ od Azorów w ramach rozpoczęcia projektu SIRENA.
W połowie lat 90. XX wieku, opierając się na sukcesie wcześniejszej pracy z SOSUS, NOAA opracowała przenośne hydrofony, które można rozmieścić w dowolnym miejscu w oceanie. Urządzenia te składają się z pojedynczego, ceramicznego hydrofonu przymocowanego do wodoodpornej obudowy ciśnieniowej, która zawiera baterie, komputery, zegary i inne elementy elektroniczne wymagane do utrzymania hydrofonu w pełnej sprawności przez kilka lat (co ma zapobiegać zakłóceniom w rejestracji danych, a tym samym zafałszowywaniu wyników odczytów fal dźwiękowych pochodzących z oceanicznych głębin). Z powodzeniem stosowano je w badaniach ssaków morskich i badaniach sejsmicznych, a nawet do wykrywania osuwisk na południowym wybrzeżu Hawajów z odległości ponad 5000 km. Ich kolejną zaletą jest przenośność, co pozwala rozmieścić je w dowolnym miejscu na oceanie, a nawet zmienić ich lokalizację po jakimś czasie. Ponadto wspomniane hydrofony autonomiczne są stosunkowo niedrogie w porównaniu z systemem kablowym, takim jak SOSUS. Jednak ich największą wadą jest to, że zarejestrowane przez nie dane nie mogą być odczytywane w czasie rzeczywistym – dopiero, gdy statek ponownie odwiedzi miejsce rozmieszczenia i odzyska hydrofon, możliwy jest odczyt zapisu.
Przewiduje się, że ulepszenia globalnych telefonów komórkowych w nadchodzących latach sprawią, że transmisja w czasie rzeczywistym z niedrogich miejsc do cumowania hydrofonów stanie się rzeczywistością. Przenośne zestawy hydrofonów są obecnie rozmieszczone na równikowym Pacyfiku, w Zatoce Alaskiej na Oceanie Spokojnym i na północnym Atlantyku na południe od Azorów (we współpracy z NSF i Oregon State University). W 2002 roku Sound in the Sea we współpracy z naukowcami z Francji rozmieścił nowy zestaw hydrofonów na Atlantyku na północ od Azorów w ramach rozpoczęcia projektu SIRENA.
System akustyczny SOSUS
SOSUS (ang. SOund SUrveillance System) początkowo wykorzystywany był do namierzania radzieckich okrętów podwodnych, jednak z czasem zmieniono je w narzędzie pomiarowe do badania dna oceanu wykorzystując zasięg sonarowy. System ten zapewnia na oceanie doskonały zasięg akustyczny w czasie rzeczywistym w obszarach o znaczeniu wojskowym obejmujących nie tylko okablowanie wojskowe, ale również komercyjne kable telekomunikacyjne przeprowadzone wzdłuż dna morskiego. W ciągu następnej dekady NOAA i jej partnerzy planują zainstalować liczne zestawy hydrofonów przez wszystkie oceany w ramach programu NOAA Ocean Exploration. Macierze te będą obejmować dodatkowe lokalizacje okablowane, podobnie jak Pioneer Seamount, a także autonomiczne instrumenty hydrofoniczne i inne nowe technologie do wdrożenia w regionach oceanicznych (niedostępnych z sieci kablowych). Zakres realizacji tego projektu będzie wymagał nie tylko podjęcia współpracy z innymi amerykańskimi agencjami oraz uniwersytetami, ale także przystąpienia do programu innych instytucji międzynarodowych. Efektem końcowym będzie system obserwacyjny zdolny do identyfikowania zjawisk oceanicznych w skali globalnej.
SOSUS (ang. SOund SUrveillance System) początkowo wykorzystywany był do namierzania radzieckich okrętów podwodnych, jednak z czasem zmieniono je w narzędzie pomiarowe do badania dna oceanu wykorzystując zasięg sonarowy. System ten zapewnia na oceanie doskonały zasięg akustyczny w czasie rzeczywistym w obszarach o znaczeniu wojskowym obejmujących nie tylko okablowanie wojskowe, ale również komercyjne kable telekomunikacyjne przeprowadzone wzdłuż dna morskiego. W ciągu następnej dekady NOAA i jej partnerzy planują zainstalować liczne zestawy hydrofonów przez wszystkie oceany w ramach programu NOAA Ocean Exploration. Macierze te będą obejmować dodatkowe lokalizacje okablowane, podobnie jak Pioneer Seamount, a także autonomiczne instrumenty hydrofoniczne i inne nowe technologie do wdrożenia w regionach oceanicznych (niedostępnych z sieci kablowych). Zakres realizacji tego projektu będzie wymagał nie tylko podjęcia współpracy z innymi amerykańskimi agencjami oraz uniwersytetami, ale także przystąpienia do programu innych instytucji międzynarodowych. Efektem końcowym będzie system obserwacyjny zdolny do identyfikowania zjawisk oceanicznych w skali globalnej.
Hydrofony – Zastosowanie
Oprócz Narodowych Sanktuariów Morskich NOAA, Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL) NOAA również często używa hydrofonów. Pozyskuje on długoterminowe zestawy danych globalnego środowiska akustycznego oceanów, w celu ich identyfikacji i oceny wpływów akustycznych działalności człowieka oraz zjawisk meteorologicznych i geologicznych (jak chociażby podwodne wulkany, trzęsienia ziemi i pękające kawałki lodowców) na środowisko morskie.
Hydrofony mają szerokie zastosowanie obejmujące nie tylko wczesne wykrywanie działań militarnych podejmowanych w oceanach (na przykład wystrzeliwanie torped, przemieszczanie się łodzi podwodnych, testowanie min i bomb wodnych, eksplozje nuklearne, konflikty zbrojne marynarek wojennych różnych krajów odbywające się w głębinach oceanów, testowanie nowych urządzeń monitorujących czy urządzeń do pobierania próbek dna oceanicznego, fragmentów wraków statków lub wysadzonych min w celu ich identyfikacji itd.), ale też przeprowadzane badania oceanologiczne, oceanograficzne, sejsmologiczne czy meteorologiczne mające dostarczyć informacji na temat zachodzących zmian przyrodniczych, życia fauny morskiej czy pomóc w we wczesnym wykrywaniu nadchodzących klęsk żywiołowych (jak chociażby nasłuchiwanie wybuchów podwodnych wulkanów, ocierania się o siebie płyt tektonicznych, wydobywających się bąbelków metanu, przemieszczających trąb powietrznych, aktywność wirów wodnych, spadających do oceanu kawałków lodowców, śpiew waleni, eksplodujące zwłoki wielorybów czy wiele innych).
Oprócz Narodowych Sanktuariów Morskich NOAA, Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL) NOAA również często używa hydrofonów. Pozyskuje on długoterminowe zestawy danych globalnego środowiska akustycznego oceanów, w celu ich identyfikacji i oceny wpływów akustycznych działalności człowieka oraz zjawisk meteorologicznych i geologicznych (jak chociażby podwodne wulkany, trzęsienia ziemi i pękające kawałki lodowców) na środowisko morskie.
Hydrofony mają szerokie zastosowanie obejmujące nie tylko wczesne wykrywanie działań militarnych podejmowanych w oceanach (na przykład wystrzeliwanie torped, przemieszczanie się łodzi podwodnych, testowanie min i bomb wodnych, eksplozje nuklearne, konflikty zbrojne marynarek wojennych różnych krajów odbywające się w głębinach oceanów, testowanie nowych urządzeń monitorujących czy urządzeń do pobierania próbek dna oceanicznego, fragmentów wraków statków lub wysadzonych min w celu ich identyfikacji itd.), ale też przeprowadzane badania oceanologiczne, oceanograficzne, sejsmologiczne czy meteorologiczne mające dostarczyć informacji na temat zachodzących zmian przyrodniczych, życia fauny morskiej czy pomóc w we wczesnym wykrywaniu nadchodzących klęsk żywiołowych (jak chociażby nasłuchiwanie wybuchów podwodnych wulkanów, ocierania się o siebie płyt tektonicznych, wydobywających się bąbelków metanu, przemieszczających trąb powietrznych, aktywność wirów wodnych, spadających do oceanu kawałków lodowców, śpiew waleni, eksplodujące zwłoki wielorybów czy wiele innych).
52 Blue – Najsamotniejszy wieloryb świata
Jednym z najbardziej intrygujących do tej pory zarejestrowanym przy pomocy hydrofonu dźwięku wydawanym przez walenie są pieśni płetwala błękitnego o niskiej częstotliwości 52 Hertza, który został nazwany z tej przyczyny 52 Blue. Udało się ustalić, że jest to pieśń… samotności. Po raz pierwszy dźwięk samotnego wieloryba został zarejestrowany 7 grudnia 1992 roku w pobliżu Wyspy Whindbey w północno-zachodniej części stanu Waszyngton w USA. Prawdopodobnie wieloryb uległ zagubieniu. Z obserwacji osobnika wynikało, że przez dłuższy czas nie spotkał on przedstawiciela swojego gatunku i zaczął z siebie wydawać zespół dźwięków przypominających smutną melodię o dużej częstotliwości. Prawdopodobnie miał on na celu nawoływanie innych płetwali błękitnych. Zarejestrowany wielokrotnie dźwięk osobnika 52 Blue i kilku innych waleni pomogło w ustaleniu, że dźwięki te wydawane są jedynie w przypadku długiego odosobnienia. Osiągają one zupełnie inną częstotliwość, niż pozostałe pieśni fiszbinowców, które służą komunikacji czy są wydawane w przypadku zagrożenia lub w okresie godowym.
Jednym z najbardziej intrygujących do tej pory zarejestrowanym przy pomocy hydrofonu dźwięku wydawanym przez walenie są pieśni płetwala błękitnego o niskiej częstotliwości 52 Hertza, który został nazwany z tej przyczyny 52 Blue. Udało się ustalić, że jest to pieśń… samotności. Po raz pierwszy dźwięk samotnego wieloryba został zarejestrowany 7 grudnia 1992 roku w pobliżu Wyspy Whindbey w północno-zachodniej części stanu Waszyngton w USA. Prawdopodobnie wieloryb uległ zagubieniu. Z obserwacji osobnika wynikało, że przez dłuższy czas nie spotkał on przedstawiciela swojego gatunku i zaczął z siebie wydawać zespół dźwięków przypominających smutną melodię o dużej częstotliwości. Prawdopodobnie miał on na celu nawoływanie innych płetwali błękitnych. Zarejestrowany wielokrotnie dźwięk osobnika 52 Blue i kilku innych waleni pomogło w ustaleniu, że dźwięki te wydawane są jedynie w przypadku długiego odosobnienia. Osiągają one zupełnie inną częstotliwość, niż pozostałe pieśni fiszbinowców, które służą komunikacji czy są wydawane w przypadku zagrożenia lub w okresie godowym.
Dla porównania śpiewy humbaków wydawane w celu zaimponowania potencjalnym partnerom (nagranie z 9 października 2014 roku):
Ciekawskie bieługi niekiedy starają się nie tylko odpowiadać człowiekowi, ale również naśladować wydawane przez niego dźwięki:
Hydrofony a wykrycie dźwięków nieznanego pochodzenia
Upsweep - zarejestrowany w sierpniu 1991 roku przez amerykańską instytucję rządową NOAA). Jest to pierwszy z sześciu zarejestrowanych podwodnych dźwięków nieznanego pochodzenia. Rejestracji dokonano przy pomocy zdemobilizowanego systemu wojskowego SOSUS. Składa się z długiego ciągu wąskopasmowych, narastających dźwięków trwających kilka sekund podczas trwania całego zjawiska, które podczas pierwszej rejestracji osiągnęło imponującą długość 9 minut i 35 sekund. Poziom jego źródła jest wystarczająco wysoki, aby był rejestrowany na całym Oceanie Pacyficznym. Ogólny poziom źródła spada od pierwszego zarejestrowania w 1991 roku, ale w dalszym ciągu dźwięki są regularnie rejestrowane przez oceanografów i sejsmografów NOAA.
Upsweep - zarejestrowany w sierpniu 1991 roku przez amerykańską instytucję rządową NOAA). Jest to pierwszy z sześciu zarejestrowanych podwodnych dźwięków nieznanego pochodzenia. Rejestracji dokonano przy pomocy zdemobilizowanego systemu wojskowego SOSUS. Składa się z długiego ciągu wąskopasmowych, narastających dźwięków trwających kilka sekund podczas trwania całego zjawiska, które podczas pierwszej rejestracji osiągnęło imponującą długość 9 minut i 35 sekund. Poziom jego źródła jest wystarczająco wysoki, aby był rejestrowany na całym Oceanie Pacyficznym. Ogólny poziom źródła spada od pierwszego zarejestrowania w 1991 roku, ale w dalszym ciągu dźwięki są regularnie rejestrowane przez oceanografów i sejsmografów NOAA.
Train - dźwięk przypominający jadący pociąg zarejestrowany 5 marca 1997 r. – jedyny znajdujący się dalej od pozostałych 5 niezidentyfikowanych dźwięków, bliżej Morza Rossa niedaleko Cape Adare na Antarktydzie, przez co powstała teoria, że dźwięk ten został wywołany bardzo powoli osuwającym się do morza kawałkiem lodowca.
Slowdown - najdłużej trwający z zarejestrowanych przez NOAA niezidentyfikowanych dźwięków nieznanego pochodzenia, którego prędkość zmniejszała się przez cały czas jego występowania - został zarejestrowany19 maja 1997 r.
Whistle - dźwięk o dużej głośności brzmiący niczym gwizd został zarejestrowany 7 lipca 1997 r. przez tylko jeden z hydrofonów, czyli podwodnych mikrofonów stosowanych przez NOAA – był jednorazowy, bardzo krótki i występował na dużej głębokości, co utrudnia snucie teorii na temat jego pochodzenia czy prowadzenie dalszych badań w celu ustalenia jego źródła.
Bloop - zarejestrowany w sierpniu 1997 r., jednak brakuje danych o dokładnym dniu jego odnotowania – wspomniany już w innej dzidce najgłośniejszy z niezidentyfikowanych podwodnych dźwięków zarejestrowanych przez NOAA, który powtórzył się w tym samym miejscu jeszcze kilkukrotnie na przestrzeni lat Przypomina on charakterystyczne bulgotanie, skąd nazwa. Powstały liczne teorie na temat jego źródła, w tym ta o C’thulhu. Zapomniałam poprzednio dodać, skąd te przypuszczenia – otóż źródło zarejestrowania Bloopa znajdowało się blisko punktu z opowiadań H. P. Lovecrafta – miasta R’yleth powstałego jeszcze w czasach, kiedy nie było ludzi, zaś w budowlach tego miasta zamknięty był sam Wielki Przedwieczny – C’thulhu wraz z innymi istotami morskimi.
Julia - zarejestrowany przez NOAA dnia 1 marca 1999 r. dźwięk opisywany jako „skomlący” – trwał przez 2 minuty 43 sekundy i był na tyle głośny, że było go słychać przez cały zestaw równikowych hydrofonów Pacyfiku.
Rejestracja dźwięku z dna Rowu Mariańskiego
O ile kiedyś uważano dno Rowu Mariańskiego za pozbawione życia i pogrążone w ciszy, w lipcu 2015 roku po raz pierwszy postanowiono opuścić hydrofon na samo dno Głębi Challengera na głębokości 10971 m, gdzie pozostawiono go na 23 dni, podczas których dźwiękami z dna została zapełniona cała pamięć flash. Samo urządzenie wydobyto dopiero w listopadzie tego samego roku ze względu na niebezpieczeństwo wiążące się z obecnymi tam tajfunami i częste rejsy statków w tej okolicy. Podczas odczytu danych okazało się, że na dnie największej głębiny świata panuje nieustanny hałas. Badania były prowadzone przez specjalistów z NOAA, Oregon State University i United States Coast Guard.
Okazało się, że dominują przede wszystkim dźwięki podwodnych trzęsień ziemi znajdujących się w bliskich i dalekich odległościach od hydrofonu, dźwięki wytwarzane przez tajfuny, pomruki i śpiewy waleni rozchodzące się w oceanicznej głębinie, a nawet zidentyfikowano hałas generowany przez śruby okrętów przepływające w pobliżu Guam. Jak podkreślają naukowcy NOAA, samo opuszczenie hydrofonu a tak dużą głębokość było ogromnym wyzwaniem ze względu na ogromne ciśnienie. Inżynier Chris Meining skonstruował ceramiczny hydrofon przeznaczony specjalnie do tej misji, który był opuszczany z prędkością mniejszą, niż 5 m/s, aby urządzenie wytrzymało zmiany ciśnienia w wodzie. Warto tutaj wspomnieć, że na dnie Rowu Mariańskiego panuje ponad 1000-krotnie większe ciśnienie, niż na powierzchni oceanu.
O ile kiedyś uważano dno Rowu Mariańskiego za pozbawione życia i pogrążone w ciszy, w lipcu 2015 roku po raz pierwszy postanowiono opuścić hydrofon na samo dno Głębi Challengera na głębokości 10971 m, gdzie pozostawiono go na 23 dni, podczas których dźwiękami z dna została zapełniona cała pamięć flash. Samo urządzenie wydobyto dopiero w listopadzie tego samego roku ze względu na niebezpieczeństwo wiążące się z obecnymi tam tajfunami i częste rejsy statków w tej okolicy. Podczas odczytu danych okazało się, że na dnie największej głębiny świata panuje nieustanny hałas. Badania były prowadzone przez specjalistów z NOAA, Oregon State University i United States Coast Guard.
Okazało się, że dominują przede wszystkim dźwięki podwodnych trzęsień ziemi znajdujących się w bliskich i dalekich odległościach od hydrofonu, dźwięki wytwarzane przez tajfuny, pomruki i śpiewy waleni rozchodzące się w oceanicznej głębinie, a nawet zidentyfikowano hałas generowany przez śruby okrętów przepływające w pobliżu Guam. Jak podkreślają naukowcy NOAA, samo opuszczenie hydrofonu a tak dużą głębokość było ogromnym wyzwaniem ze względu na ogromne ciśnienie. Inżynier Chris Meining skonstruował ceramiczny hydrofon przeznaczony specjalnie do tej misji, który był opuszczany z prędkością mniejszą, niż 5 m/s, aby urządzenie wytrzymało zmiany ciśnienia w wodzie. Warto tutaj wspomnieć, że na dnie Rowu Mariańskiego panuje ponad 1000-krotnie większe ciśnienie, niż na powierzchni oceanu.
Celem ufundowanego przez NOAA projektu Sound in the Sea jest zbadanie poziomu hałasu tła w najgłębszych częściach Pacyfiku. Ludzie coraz bardziej zanieczyszczają oceany hałasem, co sprawia, że naukowcy chcą dokonać pomiaru, czy hałas w oceanach ulega zwiększeniu, a także zbadać jego wpływ na morskie zwierzęta wykorzystujące dźwięki do komunikacji, nawigowania i polowania. Od 2017 roku naukowcy rozpoczęli umieszczanie na dużych głębokościach w rowach oceanicznych kamer wraz z hydrofonami pracującymi przez dłuższy okres czasu w celu dokonywania długoterminowego monitoringu największych głębin świata.
Hydrofony do użytku komercyjnego
Warto również wspomnieć, że hydrofony wykorzystywane do badań w oceanach są znacznie większe, cięższe i bardziej skomplikowane, aby mogły dokonywać precyzyjnych pomiarów na bardzo dużych odległościach przez długi okres czasu przy jednoczesnym wytrzymywania wszelkich zmian ciśnienia czy zjawisk zachodzących w oceanicznych głębinach. Ale można również wykorzystać znacznie prostsze i mniejsze hydrofony do użytku komercyjnego. Na rynku można znaleźć hydrofony dla hobbystów do pomiaru dźwięków w niewielkich, słodkowodnych akwenach czy… hydrofony dedykowane specjalnie do łowienia ryb, które w połączeniu z sonarem dla rybaków czy wędkarzy pomagają zarejestrować ławice ryb.
Warto również wspomnieć, że hydrofony wykorzystywane do badań w oceanach są znacznie większe, cięższe i bardziej skomplikowane, aby mogły dokonywać precyzyjnych pomiarów na bardzo dużych odległościach przez długi okres czasu przy jednoczesnym wytrzymywania wszelkich zmian ciśnienia czy zjawisk zachodzących w oceanicznych głębinach. Ale można również wykorzystać znacznie prostsze i mniejsze hydrofony do użytku komercyjnego. Na rynku można znaleźć hydrofony dla hobbystów do pomiaru dźwięków w niewielkich, słodkowodnych akwenach czy… hydrofony dedykowane specjalnie do łowienia ryb, które w połączeniu z sonarem dla rybaków czy wędkarzy pomagają zarejestrować ławice ryb.
Niektórzy również budują takie hydrofony samodzielnie, w warunkach domowych:
Dodatkowe źródła dla zainteresowanych:
1.https://oceanservice.noaa.gov/facts/hydrophone.html
2.https://oceanexplorer.noaa.gov/technology/acoustics/acoustics.html
3.https://www.ndbc.noaa.gov/
4.https://www.pmel.noaa.gov/news-story/scientists-use-hydrophone-listen-methane-seeps-ocean
5.https://eos.org/articles/audio-reveals-sizes-of-methane-bubbles-rising-from-the-seafloor
6.https://www.nwpb.org/2018/08/31/bubble-hunters-ocean-scientists-count-1000-methane-seeps-off-pacific-northwest-coast/
7.https://dosits.org/galleries/technology-gallery/basic-technology/hydrophonereceiver/
8.https://dosits.org/science/measurement/how-is-sound-measured/
9.https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/10.0013219
10.https://iqoe.org/articles/iqoe-hydrophone-database
11.https://www.researchgate.net/figure/Spectrogram-of-under-ice-recordings-of-bowhead-and-beluga-whale-and-walrus-sounds-from_fig2_263031402
12.https://www.bksv.com/en/transducers/acoustic/microphones/hydrophones
13.https://dosits.org/galleries/audio-gallery/other-natural-sounds/eruptions/
14.https://vimeo.com/243123225
15.https://okretypodwodne.edu.pl/wspolczesne-op/sosus-tajna-bron-cz-1/
16.https://okretypodwodne.edu.pl/wspolczesne-op/sosus-tajna-bron-cz-2/
17.https://okretypodwodne.edu.pl/wspolczesne-op/sosus-tajna-bron-cz-3/
18.https://kopalniawiedzy.pl/Row-Marianski-ocean-halas,24136
19.https://www.gospodarkamorska.pl/hydrofony-w-sluzbie-zmian-klimatu-podwodny-monitoring-topnienia-lodowcow-56703
20.https://www.projektpulsar.pl/srodowisko/2172901,1,wieloryby-ucza-sie-calych-piesni-od-innych-waleni.read
21.http://www.nauklove.pl/brzmi-glebia-oceaniczna/
22.https://pl.frwiki.wiki/wiki/Hydrophone
23.https://globalquiz.org/pl/pytanie/co-to-jest-hydrofon/
24.https://www.joix.de/hydrophone/
1.https://oceanservice.noaa.gov/facts/hydrophone.html
2.https://oceanexplorer.noaa.gov/technology/acoustics/acoustics.html
3.https://www.ndbc.noaa.gov/
4.https://www.pmel.noaa.gov/news-story/scientists-use-hydrophone-listen-methane-seeps-ocean
5.https://eos.org/articles/audio-reveals-sizes-of-methane-bubbles-rising-from-the-seafloor
6.https://www.nwpb.org/2018/08/31/bubble-hunters-ocean-scientists-count-1000-methane-seeps-off-pacific-northwest-coast/
7.https://dosits.org/galleries/technology-gallery/basic-technology/hydrophonereceiver/
8.https://dosits.org/science/measurement/how-is-sound-measured/
9.https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/10.0013219
10.https://iqoe.org/articles/iqoe-hydrophone-database
11.https://www.researchgate.net/figure/Spectrogram-of-under-ice-recordings-of-bowhead-and-beluga-whale-and-walrus-sounds-from_fig2_263031402
12.https://www.bksv.com/en/transducers/acoustic/microphones/hydrophones
13.https://dosits.org/galleries/audio-gallery/other-natural-sounds/eruptions/
14.https://vimeo.com/243123225
15.https://okretypodwodne.edu.pl/wspolczesne-op/sosus-tajna-bron-cz-1/
16.https://okretypodwodne.edu.pl/wspolczesne-op/sosus-tajna-bron-cz-2/
17.https://okretypodwodne.edu.pl/wspolczesne-op/sosus-tajna-bron-cz-3/
18.https://kopalniawiedzy.pl/Row-Marianski-ocean-halas,24136
19.https://www.gospodarkamorska.pl/hydrofony-w-sluzbie-zmian-klimatu-podwodny-monitoring-topnienia-lodowcow-56703
20.https://www.projektpulsar.pl/srodowisko/2172901,1,wieloryby-ucza-sie-calych-piesni-od-innych-waleni.read
21.http://www.nauklove.pl/brzmi-glebia-oceaniczna/
22.https://pl.frwiki.wiki/wiki/Hydrophone
23.https://globalquiz.org/pl/pytanie/co-to-jest-hydrofon/
24.https://www.joix.de/hydrophone/