Podwodne pogawędki nurków możliwe dzięki badaniom fok i delfinów

Już wiadomo, jak sprawić, by nurkowie mogli uciąć sobie pod wodą pogawędkę. Wcale nie jest przy tym konieczna elektronika - udowodnili to polscy naukowcy dzięki badaniom nad komunikacją morskich ssaków, m.in. fok i delfinów.

"Dwa lata badaliśmy, jak pod wodą komunikują się ssaki morskie, jeździliśmy badać foki na Helu, do Danii słuchać delfinów i morświnów, formułowaliśmy dziesiątki hipotez, budowaliśmy prototypy, testowaliśmy nasze pomysły na basenach czy w wodach otwartych i wreszcie nam się udało. Zbudowaliśmy demonstrator urządzenia, które umożliwia prowadzenie pod wodą rozmów na dystansie przekraczającym 20 metrów" - opisał w rozmowie z PAP badaniach swojego zespołu dr Łukasz Nowak z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie.

Wyjaśnił, że nurkowie dotychczas mogli ze sobą rozmawiać dzięki przewodowym lub ultradźwiękowym systemom transmisyjnym. Ale do tego konieczny był drogi sprzęt elektroniczny i maski pełnotwarzowe. Tymczasem pomysł dr. Nowaka umożliwi rozmawianie pod wodą dowolnemu nurkowi. Wystarczy wyjąć z ust automat oddechowy i mówić do opracowanego przez naukowców urządzenia, aby móc sprawnie skomunikować się ze swoimi towarzyszami podwodnych wypraw. Dźwięk wydobywający się z tego wynalazku rozchodzi się w wodzie, więc nurkowie, aby słyszeć się nawzajem, nie będą potrzebowali żadnego sprzętu - głos po prostu można odebrać uchem.

Ludzie nie mogą rozmawiać pod wodą, bo dźwięk z powietrza nie przenosi się do wody - są to ośrodki o zupełnie innych gęstościach. "Kiedy zanurzymy się pod wodę, nie słyszymy ludzkich głosów znad powierzchni" - powiedział akustyk i zwrócił uwagę, że słyszymy, co się dzieje w powietrzu, dopóki nad wodę wystaje choć czubek naszej głowy. "Dźwięki odbieramy wtedy za pośrednictwem kości naszej czaszki" - wyjaśnił badacz.

Naukowiec dodał, że dźwięki dzielą się na te strukturalne - powstające w drgających ciałach stałych (to np. stuknięcie ręką w drzwi) oraz aerodynamiczne - te wywołane wibracją powietrza (np. ludzki głos). Pod wodą ludzie są w stanie usłyszeć jedynie dźwięki strukturalne. To dlatego słyszymy w basenie uderzenia o metalowe drabinki czy szuranie ręką po piasku. Aby więc nasz głos słyszalny był pod wodą, trzeba umieć efektywnie zamieniać dźwięki powietrza przechodzącego przez nasze usta na wibracje ciała stałego.

Aby sprawdzić, jak to możliwe, naukowcy postanowili zbadać mechanizmy powstawania dźwięków u ssaków porozumiewających się pod wodą. Wiadomo było, że zwierzęta wykorzystują do tego celu powietrze, ale nie wiadomo było, jak to robią. Dr Nowak opowiedział o badaniach akustyki delfinów prowadzonych przez Duńczyków. Sprawdzali oni, czy delfiny, które nawdychają się helu mają - tak jak ludzie - "cieńszy głos". O dziwo, okazało się, że nie - gwizdanie delfinów po helu brzmiało tak samo jak zawsze. To badanie, choć dziwaczne, było jednak istotne dla akustyków - pokazało, że dźwięki wydawane przez delfiny to nie drgania powietrza, ale wywołane ruchem powietrza drganie tkanek ich ciała. W helu bowiem zmienia się jedynie wysokość dźwięków aerodynamicznych, ale już nie strukturalnych.

W badaniu sprawdzano też, jak pod wodą porozumiewają się foki, których ryki jednak bardziej przypominają ludzki głos niż gwizdanie delfinów. "Okazuje się, że to biała plama w naszej wiedzy. Ale to badanie jest trudniejsze niż w przypadku delfinów, bo foki pod wodą porozumiewają się jedynie w okresie godowym, a w dodatku wydają dźwięki wtedy, kiedy chcą, a nie na polecenie człowieka" - wyjaśnił dr Nowak. Zaznaczył, że wiosną planuje przeprowadzić na Helu dokładniejsze badania w tym zakresie. Ale już niekoniecznie z użyciem helu.

Dzięki badaniom nad akustyką zwierząt morskich, polscy naukowcy stworzyli zbudowali urządzenie do porozumiewania się pod wodą.

Prace nad demonstratorem prowadzono w ramach zakończonego w grudniu 2014 r. programu INTER Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP). Na tym wczesnym jeszcze etapie prac nad urządzeniem dr Nowak nie chce zdradzać szczegółów dotyczących budowy swojego wynalazku. Prace będą kontynuowane. "Dostaliśmy już zielone światło na stworzenie prototypu takiego urządzenia. Zaczynamy nad nim prace w ramach programu IMPULS FNP" - zapowiedział naukowiec.

Ludwika Tomala (PAP)