Słyszenie pod wodą

Dźwięk w wodzie porusza się z prędkością, która jest 4,5 razy większa niż w powietrzu. Można by oczekiwać, że słyszenie w wodzie jest łatwiejsze, ale tak nie jest. Głośność nie zależy od prędkości dźwięku, tylko od amplitudy fal dźwiękowych i od Zdolności percepcyjnych narządów słuchu.

Sposoby odbierania dźwięku

Istnieją dwa sposoby postrzegania fal dźwiękowych; pierwszym jest przewodnictwo powietrza (zewnętrzne słuchowe, błony bębenkowej, kości ucha środkowego ), a drugim jest przewodność kości (drgania kości czaszki ). Pierwszy znacznie bardziej odczuwalny jest w powietrzu, podczas gdy drugi w wodzie. Ta cecha wynika z faktu, że opór akustyczny wody jest zbliżona do oporu ludzkich tkanek i strata energii przejścia fal dźwiękowych z wody do kości jest mniejsza niż z powietrza. Przewodnictwo powietrza pod wodą zanika, ponieważ ucho jest napełnione wodą i nie ma warunków do normalnego drgania błony bębenkowej. Natomiast eksperymentalnie dowiedziono, że przewodność kości jest słabsza niż przewodność powietrza o 40%. W związku z tym, słyszenie pod wodą jest utrudnione.

Słyszalność dźwięku

Odległość , w jakiej słychać dźwięku zależy od tonacji, a nie od siły dźwięku. Dźwięki o większej tonacji słychać na większych odległościach niż te o niższej tonacji. Dźwięki, które są emitowane w wodzie są zwykle niesłyszalne ponad powierzchnię wody i vice versa. Aby poczuć dźwięki, które są emitowane pod wodą, trzeba być zanurzony w wodzie, przynajmniej częściowo. Jeśli woda sięgnie do wysokości kolan, osoba będzie w stanie usłyszeć podwodne dźwięki, które wcześniej były niesłyszalne. Takie dźwięki najlepiej słychać, gdy się jest w pełni zanurzonym.

Ludzkie ucho jest bardzo wrażliwe na odbiór dźwięku na powietrzu, jednak pod wodą dźwięk musi być intensywniejszy aby słyszeć go podobnie (ok +20 dB do +60dB). Słyszenie pod wodą jest porównywalne z wadą słuchu na powierzchni. Dodatkowo wraz z wzrostem odległości od źródła sygnał słabnie mniej więcej o 3dB z każdym podwojeniem tej odległości.

Pod wodą na płytkich głębokościach lub w obszarach zamkniętych pojawiają się dodatkowe odbicia i zakłócenia takie jak dodatkowe dźwięki z powierzchni, anomalie w polu dźwiękowym, echa, martwe obszary. Wpływ mają na to źródła dźwięku jak łodzie, odbicia od raf, odbicia w zamkniętych pomieszczeniach (wraki), większa ilość nurków w otoczeniu lub urządzeń podwodnych. Wszystko to powoduje dodatkowe utrudnienia w odbieraniu i identyfikacji dźwięków pod wodą.

Kierunek dźwięku

Pod wodą jest bardzo trudno stwierdzić z której strony nadchodzi dźwięk. W powietrzu, dźwięk osiągnie jedną z uszu ok 0,0006 sekund wcześniej niż drugie. Fakt ten pozwala na identyfikację kierunku z którego pochodzi źródło dźwięku. Ze względu na wysoką prędkość dźwięku w wodzie, jest on odbierany przez uszu niemal jednocześnie dlatego mózg interpretuje źródło dźwięku z góry. Zła orientacja pod wodą jest powiązana również z odbieraniem dźwięków w sposób przewodnictwa kostnego. Rozpoznawanie kierunków pochodzenia dźwięku można nabyć przez systematyczny trening, jednak po zaprzestaniu treningu ta umiejętność zanika. Badania i doświadczenia wykazały że nie każdy nurek jest się w stanie tego nauczyć, generalnie jednak sukces zależy w dużej mierze od rodzaju dźwięku. Najlepiej rozpoznawane są krótkie impulsowe sygnały o częstotliwości poniżej 1500Hz i powyżej 35000 Hz. Dlatego do komunikacji podwodnej często używane są sygnały dźwiękowe wytwarzane przez specjalne „kołatki” czy też uderzanie czymś metalowym (np. rękojeścią noża) o butlę.

Kaptury

Skafander izoluje ludzkie ucho od otaczającego środowiska wodnego. Dlatego fale dźwiękowe przenikając kaptur i warstwę powietrza, aby dotrzeć do błony bębenkowej są częściowo absorbowane i rozproszone. W tym przypadku, percepcja dźwięku poprzez przewodnictwo powietrza jest nieznaczna.

Ponadto neopren sam w sobie dość mocno tłumi fale dźwiękowe o częstotliwości powyżej 1000Hz. Aby to zniwelować można wyciąć małe dziury w pobliżu skroni lub nad uszami.

Jednakże , w czasie nurkowania bez kaptura, co jest możliwe w ciepłej wodzie, dźwięk jest postrzegany tak jak w powietrzu i nurek słyszy dobrze. Jeśli kaptur jest bardzo dobrze (ciasno) dopasowany, dźwięk jest dobrze postrzegany poprzez przewodnictwo kostne - fale dźwiękowe są przesyłane przez kości czaszki ludzkiej.

Przechodzenie dźwięku przez ośrodki

Gdy dźwięk przechodzi z jednego ośrodka do drugiego o innej gęstości, na przykład z powietrza do wody, spora część jego energii jest rozpraszana. Dlatego gdy zanurzymy się pod wodę, nawet na pół metra, możemy nie usłyszeć naszego kolegi, który woła nas z powierzchni. Dźwięk może się jednak natknąć na przeszkodę nawet gdy znajduje się cały czas w jednym ośrodku. Podczas rozchodzenia się dźwięku taką przeszkodą może stanowić różnica temperatur czy też stopień zasolenia poszczególnych warstw wody. Na słyszalność dźwięku pod wodą w dużym stopniu wpływa termoklina bądź haloklina. Możesz znacznie lepiej słyszeć dźwięk pochodzący ze stosunkowo odległego źródła ale tej samej warstwie wody, niż dźwięk, którego źródło jest tuż pod lub nad tobą, ale w innej warstwie. Efekt ten zależy od różnic gęstości wody i od cech dźwięku. Jednak w głębszych, gęstszych warstwach wody, potrafi być na tyle silny, że utrudnia nawet pracę sonarów, z czego korzystają wojskowe łodzie podwodne.

Właśnie opory przy przechodzeniu dźwięku z powietrza do wody, powodują brak możliwości rozmawiania z innymi osobami w trakcie nurkowania. Struny głosowe wytwarzają dźwięk w powietrzu, i ciężko wytworzyć tyle energii dźwiękowej by po przeniknięciu do wody zagłuszyć hałas automatu i wydychanych bąbli. Rozwiązaniem jest sprzęt do komunikacji podwodnej, jednak zasada jego działania nie opiera się już o przenoszenie dźwięku pod wodą, gdyż są to właściwie dwustronne radia oparte na falach elektromagnetycznych. Małym wyjątkiem jest nurkowanie na rebreatherze o obiegu zamkniętym. Głos nadal tylko w niewielkim stopniu przechodzi do wody, ale sam rebreather nie zagłusza go, dlatego pod warunkiem zachowania niewielkiej odległości o głośnego mówienia można się zrozumieć pod wodą.

Dźwięki niebezpieczne dla nurka

Dźwięk jest przenoszony przez wodę jako szereg fal ciśnieniowych . Dźwięk wysokiej intensywności jest nadawany przez odpowiednio mocne fale ciśnienia. Nurek może odczuwać wpływ wysokiego ciśnienia fali o dużym natężeniu, które jest przekazywane z wody otaczającej do przestrzeni powietrznych ( uszy , zatoki , płuca ). Fala ciśnienia może tworzyć wzrost ciśnienia w tych przestrzeniach, który może spowodować obrażenia.

Źródłami dźwięku fal ciśnienia wysokiej intensywności są m.in. podwodne eksplozje, w niektórych przypadkach sonar (niskiej intensywności sonary nie wytwarzają fal o natężeniu niebezpiecznym dla nurka). Jednak niektóre wojskowe sonary (do wykrywania łodzi podwodnych) wytwarzają impulsy niebezpieczne dla nurków. W przypadku pojawiania się takich sonarów w okolicy najrozsądniejszym jest zakończenie nurkowania.

Źródła:

[1]

Encyklopedia Nurkowania Rekreacyjnego PADI