ROK V II. L U T Y 1928. Z E S Z Y T 2
PRZYRODA I TECHNIKA
M IE S IĘ C Z N IK , P O Ś W IĘ C O N Y N A U K O M P R Z Y R O D N IC Z Y M I IC H Z A S T O S O W A N IU W Y D A W A N Y S T A R A N IE M P O L S K IE G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N IK Ó W IM . K O P E R N IK A
DR. B R O N IS Ł A W H A L IC K I, LW Ó W .
Metody badań utworów lodowcowych w Skandynawji.
C ały n iem al n iż polski pokryty jest p ła sz cze m utw orów , u ło żo n y ch w ep oce dyluw jalnej przez z e su w a ją cy s ię z gór S k a n d yn aw sk ich lądolód. P om im o tak szerok iego rozprzestrzenien ia utw orów tych , nie b y liśm y d o ty ch cza s w stan ie przeprow adzić dokładnego ich podziału i u zgod n ić w ielu sp rzeczn y ch poglądów.
W S kan d yn aw ji, która b yła ośrod k iem rozw oju w ielk iego zlo d ow acenia eu rop ejsk iego oraz jego ostatn ich faz zan ikan ia, m oż- liw em było, dzięki w ielostron n ym m etodom badan, dokładne odtw o
rzen ie przebiegu k o ń co w y ch stadjów ż y c ia lądolodu. — W praw dzie n ie w sz y stk ie m etod y sk a n d y n a w sk ie m o g ły b y zn a leźć z a sto so w an ie na ob szarze P olsk i z racji od m ien nej b u d ow y podłoża, n ie które jednak p o zw o liły b y n iew ątp liw ie rozja śn ić w iele k w estyj sp orn ych i zrek onstru ow ać przynajm niej p ew n e fragm enty d łu go
trwałej epoki lodow ej.
O jednej z metod, będącej, rzec m ożna, m etodą narodową szw ed zk ą, podał sze reg d an ych w k w ietn iow y m z e szło ro cz n y m z e s z y c ie „P rzyrod y i T e c h n ik i“ p. H dam S ch m u ck . Jest nią m e toda g eoch ron ologiczn a prof. U n iw . S ztok h olm sk ieg o, Gerarda de G e e r a , d ążąca do w prow adzenia ś c is ły c h dat c z a so w y c h w chro- n ologji g eologiczn ej, opierającej się n orm aln ie jed y n ie na bardzo ogóln ik ow ych i n iep ew n y ch o sza co w a n ia ch . Praca de G eera i jego lic z n y c h u czn ió w prow adzona b yła b ez w ięk sze g o rozg łosu , tak iż po m ięd zyn arod ow ym k on g resie g e o lo g icz n y m w Sztok h olm ie (1910 rok), na którym m etoda ta została św iatu n auk ow em u ofi
cjaln ie p rzedstaw ioną, n ie ukazała się na ten temat doniedaw na żadna n iem al publikacja. D opiero w r. 1925 p ow stał p rzy U n iw er
sy te c ie S ztok h olm sk im Instytut G eoch ron ologiczn y, który rozpo
czął publikow anie zeb ran ych i opracow anych m aterjałów , sk ła d a ją cy ch się na t. zw . „szw edzką sk alę c z a s o w ą “ (S v en sk a T idskalan),
zaw ierającą ś c is łą chronologję sch y łk u epoki lodow cow ej i okresu p olod ow cow ego w S zw ecji. Literatura ta jest d o ty ch cza s m ało zn an a i udostępniona, c z ę śc io w o dopiero w u b ieg ły m roku w yd an a, — jest w ięc rzeczą zrozu m iałą, że w w y m ie n io n y m artykule n ie m ożna b yło u w zg lęd n ić n a jn o w szy ch geo ch ro n o lo g iczn y ch zd o b y czy .
Metoda de G eera posiada, poza za sa d n iczem i pom iaram i w iłach w arw ow ych , sze reg p o m o cn iczy ch sp raw d zian ów m orfologiczn ych , u m ożliw ia ją cy ch dokładne w y z n a c z e n ie roczn ego przebiegu kra
w ęd zi lądolodu. D o takich form krajobrazow ych n ależą m ałe czoło w e m oren y roczn e, układane p od czas zim o w y ch przerw w ta
janiu lodów oraz t. zw . o zy . T e ostatn ie są w zgórzam i, u s y p y - w an em i przez w od y rzek podlod ow cow ych , podpartych p rzy s w y c h u jścia ch ciśn ien ie m h yd rostatyczn em (lądolód k o ń c z y ł s ię w m o
rzu). W zgórza o zo w e są z e sobą n iek ied y zrośn ięte w długi, n ie p rzerw an y w ał, a to w w yp ad kach pow olnego tajania m a s lodo
w y c h . W ów czas gran ice ro czn y ch stożk ów n a sy p o w y c h w yd ziela się w liczn y ch od sło n ięcia ch n atu ralnych i sztu c zn y ch na pod
staw ie ro z m ieszczen ia w ielk o ści m aterjału, ak um ulow an ego przez rzeki. O kres w io se n n y i letni zn a cz ą zw y k le ch a o ty czn e nagro
m adzenia w ię k sz y c h otoczak ów i głazów , w n a stęp n y ch porach roku u sy p y w a n y jest m aterjał w arstw ow an y, p ia sz c z y sty .
N a podstaw ie m etod y sw ej stw orzył de G eer chronologję, obejm ującą ok res od ch w ili rozpadnięcia s ię lądolodu na dwa centra lodow e w półn. S zw ecji (zero sk ali cza sow ej) — w ste cz, — do południow ej prow incji szw ed zk iej, Skanji. U z y sk a n e stąd daty m ia ły b y jednak w artość jed yn ie w zględn ą, g d y b y s ię n ie udało n aw iązać do n ich chronologji ok resu p olod ow cow ego. P o rozpad- n ię ciu się, a w krótce i całk ow item zn ik n ięciu resztek p okryw y lodow ej p rzestały s ię o sad za ć iły w arw ow e. N ależa ło oglądn ąć się za n o w y m czy n n ik iem , rejestru jącym w podobny sp osób roczną zm ian ę osad ów . Z n alezien ie cz y n n ik a takiego przypadło w u dziale u czn io w i de G eera, L idenow i, który za u w a ż y ł w y ra źn e w arstw o w an ie w starych osad ach rzek szw ed zk ich , sp ły w a ją cy c h ku B a ł
tykow i. N ajk lasyczn iej w arstw ow an ie to w y stęp o w a ło w rzece
o
H n germ an w S zw ecji p ółn ocn ej. W iadom em w ó w c za s ju ż b yło, że tarcza sk an d yn aw sk a, pogrążona przez długi c z a s w falach m orsk ich na skutek ogrom nego ciężaru lądolodu, za częła z k oń cem epoki lodow ej d źw iga ć się i w y n u rzać zpow rotem . W m iarę w yn u rzan ia się coraz to n o w y ch połaci lądu i u stęp o w an ia m orza zw ię k sz a ła się o c z y w iś c ie d łu g o ść rzek, sp ły w a ją cy c h z gór sk an -
Metody badań utworów lodowcowych w Skandynawji.
Metody badań utworóvv lodowcowych w Skandynawji. 51 d yn aw sk ich . O sa d y deltow e rzek tych u k a zy w a ły s ię zc za sem na p ow ierzch n i lądu i zk olei u le g a ły rozcięciu i o d sło n ięciu przez w rzyn ają ce s ię w n ie rzeki. B liż s z e studjuto o sad ów stw ierdziło ich „w arw ow ość“, aczkolw iek w arstw y roczn e, o sa d zan e w deltach przez w od y rzeczn e, b y ły n aogół gru b sze i m niej regularne od w ła ściw y c h w arw jeziorn ych lub m orskich i's k ła d a ły s ię z m a- terjału p ia sz czy steg o . O k o liczn o ść ta w p ły n ęła jednak jed yn ie na w ięk szą , sk ru pu latn ość i d okład ność w p row ad zon ych pom iarach.
C zęsto w ielką p om oc w w yd zielan iu w arstw ro czn y ch ok a zy w a ły p ogrzebane szczątk i roślin n e w postaci w ielkiej ilo ści liści, opadają
c y c h z drzew w porze jesien n ej. W rezu ltacie praca u koń czona została p om y śln ie. O kreś p olod ow cow y c z y li cza sok res, d zielą cy początek X X w iek u od zera geoch ron ologiczn ego, o b liczo n y został przez L idena na okrągło 8700 la t 1). W ten sp osób p ow stała p ełna skala c z a so w a S zw ecji.
W róćm y ob ecn ie zpow rotem do punktu zerow ego, skąd roz
p o czy n a s ię rejestracja roczna w łaściw ej epoki lodow ej. Z m ie
rzo n y dokładnie ok res cofania s ię lodów ze S kan ji do lododziału w płn. S zw ecji w y n o s ił około 6000 lat (ś c iś le 5891 — w arw a sp ą gow a w K abusa). Z ok resu tego przypada 1073 lata na podokres f i n ig la c j a ln y , za z n a czo n y przerw aniem s ię sło n y c h wód o c e a n ic z n y c h do słodk ow od n ego p odów czas jeziora B ałty ck iego (koło g óry B illin gen w S zw ecji zach.). D alej w stecz, do Skan ji, sięg a podokres g o t ig la c j a ln y . O kres regresji z Jutlandji poprzez w y sp y d u ń sk ie otrzym ał m iano podokresu d a n ig la c ja ln e g o . G eochrono- lo g iczn ie nie został je sz c z e ob liczon y.
P ow ią zan ie szereg u warw szw ed zk ich z iłam i w arw ow em i D anji n apotkało na z n a cz n e trudności. P ow od em b y ły c z ę ste o scy la cje kraw ędzi lądolodu, który n is z c z y ł osad zające s ię iły. Próby, d ą żą ce do rozszerzen ia na tej p rzestrzen i sk ali cza sow ej szw e d z
kiej, w y p a d ły narazie n ie p o m y śln ie. G ranica podokresów goti- i d aniglacjaln ego, w y z n a c zo n a na p odstaw ie k on ek syj w arw o- w y c h s) przez de G eera na rok ca. — 9500, stan ęła w sp rze czn o ści z rezultatam i badań geologów d uń sk ich, którzy ostatnie k on ek sje u zn ali za b łędn e i za p rz ecz y li im k a te g o r y c z n ie 3). O balone rów
*) R. L idźn. G eokronologiska stu d ie r o v er det finiglaciala sk ed et i fln g e r- m an lan d . S v erig . G eol. U n d e rs. C a. 9 1913.
J) P o ró w n an ie i zidentyfikow anie w czasie diagram ów w arw ow ych nazyw a d e G eer ich k o n e k s j ą .
3) V . M ilthers. O n the so-called G othi-glacial Lim it in D en m ark . G eogr.
-ftnn. 1927.
4*
5 2 Metody badań utworów lodowcowych w Skandynawji.
n ież zo sta ły próby za stosow an ia sk ali czaso w ej p rzy pom iarach w N orw egji, gd y ż oparte b y ły podobnie na w arw ach n ietyp ow ych i siln ie z n is z c z o n y c h 1).
N iep ow od zen ia te n ie zraziły de G eera i w r. 1920 w y ru sza pod jego k ierow n ictw em w ypraw a naukow a do Pn. A m e ry k i dla p rzeprow adzenia pom iarów w iłach w a rw ow ych S tan ów Z jed n o
c z o n y c h i pd. K anady. U z y sk a n e diagram y zo sta ły porów nane ze sk alą cza so w ą S zw ecji, p rzy czem okazało się , ż e krzyw a k li
m atyczn a A m ery k i Pn. i S k an d yn aw ji zgod n a jest w 70% . M. i.
ok reślił de G eer na now o w iek w odospadu N iagara. W yn o si on 9500 lat, gd y d o ty ch cza s ob liczan o go na 2 0 —40.000 la t 2). Prace, rozpoczęte przez w yp raw ę de G eera, prow adził dalej w K anadzie jeden z jej u czestn ik ów , E. A n te v s. U dało m u s ię u sta lić przebieg regresji lądolodu p n .-am eryk ań sk iego na p rzestrzen i ok. 300 km (od w ielk ich jezior ku pn.) w przeciągu 1911 la t3). D a ls z e prace są w toku.
Szeroko za k reślo n y program badań n ie o g ra n iczy ł się je d y n ie do północnej półkuli. Staraniem de G eera, C. C ald en iu s i E. N orin podjęli próby przeprow adzenia p om iarów w arw na dwu oddalo
n y ch k ontynentach . C ald en iu s — w K ordyljerach a rg en ty ń sk ich A m ery k i P ołudniow ej, N orin — w azjatyck ich H im alajach . Obaj n adesłali narazie diagram y, liczą c e po ca 600 w arw . D e G eer od niósł je do k oń ca podokresu gotiglacjaln ego, p rzy czem zg o d n o ść z e szw ed zk ą sk alą cz a so w ą dochodziła do 8 0 % 4).
Za p rzykładem sz k o ły de G eera rozpoczęli en erg iczn e badania geoch ron ologiczn e geologow ie fiń scy . P ier w sze m iejsce w śród nich n a le ży się n iew ątp liw ie profesorow i w H elsin g fo rsie, Mattia- sow i Sauram o. Po przeprow adzeniu k on ek sy j z e sk alą szw ed zk ą odtw orzył on finiglacjał i c z ę ś ć gotiglacjału w F in la n d ji5). O statnio ro zszerzy ł Sauram o teren badań na R osję p n .-zach od n ią i kraje b ałtyck ie, — narazie jednak zebrał z ty ch w ypraw jed y n ie m a- terjał orjentacyjny.
’) P. O yen. P o stg lacial og glacial T id en i S k an d in av ien . N o rsk G eol. T id- sk rilt 1920.
s) G. de G eer. O n the S o la r C u rv e as d atin g the Ice A ge, the N ew Jo rk M o
rain e a n d N ia g a ra Falls th ro u g h th e Sw edish T im escale. G eogr. A n n . 1926.
3) E. A n te v s. R etreat ol the la st Ic e -sh e e t in E a s te rn C an ad a. C a n a d a G eol.
S u rv e y 1925.
4) G. de G eer an d C. C aldenius. L ate glacial clay . v a rv e s in A rg en tin a.
G eogr. A n n . 1927. — E . N o rin L ate glacial clay v a rv e s in H im alay a. G eogr.
A n n . 1927.
5) M- S a u ra m o . . S tu d ies on th e Q u a te rn a ry v a rv e S ed im en ts in S o u th e rn F inland. F en n ia 1923.
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 5 3 U derzająca zg o d n o ść w yn ik ów , u zy sk a n a m etodą pom iarów gru b ości w arw ro czn y ch w od leg łych n aw et punktach dla odtw a
rzania o g ó ln y ch w ah n ień tem peratury, sk łon iła de G eera do po
staw ien ia teorji „krzyw ej sło n e czn eg o p rom ien iow a n ia“ 1). Teorja opiera się na n astęp u jącem rozu m ow an iu : skoro na obu półkulach globu ziem sk ieg o , p om im o odw rócenia porządku pór roku, ilo ść ciep ła roczn ego b yła m niej w ięcej rów na, w y p ły w a ona b ezp o
średn io z siły sło n e czn eg o p rom ieniow ania. G dyb y po o sta tecz- n em uporządkow aniu i opracow aniu d anych sk ali czasow ej stw ier
dzono p ew n e regularne ok resy siln ie jsz e g o i sła b sz e g o p rom ie
niow ania, m o g lib y śm y ob liczać zgóry średn ią su m ę ciep ła, u d zie
lan ego ziem i p rzez sło n c e w dow olnie w yb ran ym term inie. P o sia d anie takiego kryterjum p rzyn iosłob y lu d zk ości n ieo b liczaln e w prost k o rzy ści. B y ły b y to przytem k o rzy ści n ietylk o idealne, naukow e, lecz i m aterjalne (np. w gosp odarce rolnej). R o zstrzy g n ięcie pro
blem u tego b ęd zie m ożliw e zap ew n e już w n a jb liższy ch latach, gd yż n ow e dane napływ ają stale do Instytutu G eoch ron ologiczn ego i stan ow ią już d ziś bardzo p o w ażn y m aterjał p orów n aw czy.
P ew n e zarzu ty, w y to czo n e p rzeciw teorji i m etodzie de G eera, je ślib y m iały n aw et niejaką d ozę słu sz n o ś c i, n ie potrafią n ig d y ob alić jej całk ow icie. Spraw iła ona b ow iem dzięki sw ej dokład
n o ści i ś c is ło ś c i praw dziw y przewrót w chronologji geologicznej i jako taka nie m o że stracić sw ej za sad n iczej w artości. D zięk i m etod zie tej u z y sk a liśm y k alen d arzow y n iem al przegląd dziejów p reh isto ryczn ych północnej E uropy w ok resie około 15 ty s ię c y lat, c z eg o n igd y n ie zd o ła lib y śm y o sią g n ą ć in n em i drogam i. (D ok. n ast.).
W INCENTY PO D LA C H A , LWÓW.
O nowoczesnej „akustyce wodnejf(.
Jako p ierw szą próbę p rzesy ła n ia g ło su drogą w odną n a leży zan otow ać daw no już p rzebrzm iałe d ośw ia d czen ia C o l l a d o n a i S t u r m a nad jeziorem G en ew sk iem . P rzy u ż y c iu d zw onu, u m ie
sz c z o n e g o pod p ow ierzch nią jeziora, i p rzy p om ocy sy g n a łó w o p ty cz n y c h zbadali w y m ie n ien i fiz y c y prędkość fal g ło so w y ch w ośrodku w od n ym . Z naleźli ją w ięk szą czterokrotnie n iż w po-
‘) G . de G eer. F ö rh isto risk a tid sb estäm n in g ar. Y m er 1925. — G. de G eer. O m so le n s sp a r. S tockh. H ö g sk . G eokronol. Inst. D a ta 12, 1927.
5 4 O nowoczesnej „akustyce wodnej“.
wietrzu, m ia n ow icie około 1435 m /sek . (D z iś przyjm uje się p o
w sze ch n ie w artość n ieco w ię k sz ą : 1500 m /sek.). C olladon i Sturm n ie w zięli jednak pod rozw agę n a su w a ją cy ch się tu m o ż liw o
śc i tech n iczn y ch p rzesyłan ia gło su . R ów n ież długi s z e reg lat n astęp n y ch n ie p rzy n ió sł żad n y ch p om y słó w ani d ośw iad czeń w tym dziale.
D z isia j n atom iast sto im y w ob ec z n a k om icie ro zw in ię
tej i bogatej tech niki „akustyki p odw odn ej“. D o konało s ię to do
piero w cią gu o-
R y c . 18. Z a le ż n o ś ć a m p litu d y d r g a n ia o d d łu g o ś c i d r o g i. s t a t n i c h p i ę t n a s t u
lat, p rzew ażn ie w sk utek potrzeb n ow o czesn ej m arynarki w ojenn ej. M etody w odno- a k u sty czn e d o sta rczy ły n ow ego środka sy g n a liz a cji okrętowej, szc z e g ó ln ie z a ś sy g n a liza cji m ięd zy portam i a zb liżającem i s i ę p rzy n iek o rzy stn y ch w arunkach a tm o sfery cz
n y ch (m gła) okrętam i. Rozwój m etod p odsłu ch o w y ch stan ow i d ziś w a ż n y środek obrony przed łodziam i podw odnem i. C ały sze reg sp o sob ów a k u sty czn y ch m a na celu w z m o żen ie ^ b ezp ieczeń stw a n aw igacji; tu n a le ży za licz y ć w sz y stk ie na e c h u g ł o s o w e m oparte m e- ^ tody. C iąg fal g ło so w y ch , n atrafiw szy na pod
wodną p rzeszkodę, np. ukryte przed w zro
k iem sk a ły podw odne, zb liżającą s ię w n o cy lub m gle górę lodow ą (katastrofa „T itanic’a “) Ryc~
lub okręt, w raca po odbiciu się od prze
szk od y do m ikrofonu, ostrzegając o zb liżającem się n ieb ezp ie
czeń stw ie. O ile urządzenia, b ęd ące do d y sp o zy cji, p ozw olą na w y sła n ie s k i e r o w a n e j dokładnie w iązki fal g ło so w y ch , m ożna w ó w cza s zap om ocą kilku m ikrofonów , ro z m ieszc zo n y ch w śc ia
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 5 5 n ach okrętu pod „linją w o d n ą “, w y z n a c z y ć
kierunek, w którym znajduje s ię sy g n a li
zow ana przeszk oda. W reszcie chronom etry odpow iedniej konstrukcji słu żą do pom iaru c za su , który u p łyn ął od ch w ili w y sła n ia sy g n a łu a k u sty czn eg o aż do ch w ili p rzy
b y cia echa. Jeżeli zn a n y ju ż je st kierunek p rzeszk o d y, m ożn a teraz o stateczn ie w y z n a c z y ć jej m iejsce. C ały ten dział m e tod o str zeg a w c zy ch je st dzisiaj n iezw y k le rozw inięty.
Z astosow an ie m etod y ech a do p o m i a r ó w g ł ę b o k o ś c i o c e a n ó w za p eł
niło, a raczej za częło dopiero zap ełn iać lukę, dotkliwą dla nauki o z iem i. Jak bo
w iem w iadom o, zn ik om e b y ły n a sz e w ia
d om ości o m orfologji dna m orskiego. P o m iary g łęb ok o ści o ce a n icz n y c h , w y k o n y w an e daw n em i sp osob am i „lotow ania“ m e
ch an iczn eg o , nastręczają zn a c z n e trud- Ryc 2Q 0scy]a(or Fcs5cnd(;na n o ści. P om iarów tych b yło zatem sto su n - W w y k o n a n iu S u b m a r m c S ig n a lC o .
k ow o n iew iele, sz c z e g ó ln ie od n ośn ie do
głęb o k o ści zn a c z n ie jsz y c h . Z estaw iając w yn ik i w szy stk ich lotowan do roku 1914, p rzekon am y się, że na p rzestrzen i k ilk u d ziesięciu
ty s ię c y kilom etrów kw a
drat. niejednokrotnie w y k o n y w a n o tylk o je den pom iar g łęb ok ości.
Z nakom ity obraz daje tu sta ty sty czn e ze sta w ien ie H . R enąu ista z r. 1 9 1 4 ł). W bardzo szy b k iem tem p ie za p eł
niają s ię te braki o b ec
nie, od kilku ostatnich lat p o czą w sz y , i to d zię
ki m etodom a k u sty c z n ym . D zia ła jąc szy b k o
R y c. 21. M ik ro fo n o d b io rc z y , n a p e łn io n y z ia r e n k a m i w ę-
g low em i.
R y c. 22. M ik ro fo n o d b io rc z y , n a p e łn io n y k u lk a m i w ęg lo -
w em i.
’) Zob. „ P rz y ro d a i T ech n ik a“ 1927, str. 126.
56 O nowoczesnej »akustyce w odnej“.
i p ew n ie, pozw alają on e w ciągu jednego kursu okrętu w yk o n a ć ogrom n y sze reg pom iarów głęb ok ości, p rzy czem statek n ie p o trzebuje się zatrzy m yw ać, a pom iary zostają najzupełniej auto
m aty czn ie zarejestrow ane. M ierzyć m ożn a a k u sty czn ie naw et w bardzo krótkich od stęp ach cza su , np. co pół m inuty, otrzym uje się zatem praw ie z u p ełn ie cią g ły profil dna m orsk iego, leżą ceg o pod p rzebytym k ursem . M etody ech ow e p ełn e są finezji w y n a la zcz ej; napozór o d leg łe od ak ustyki d ośw ia d czen ia nad p ew - n em i w ła sn o ścia m i elek tryczn em i m aterji (p ie z o e le k tr y c z n o ść )1), zo sta ły tu przez fizy ków francusk ich w sp osób gen jaln y w c ią gn ięte w słu żb ę cz y sto tech n icz n y c h , ale w y so c e w y g órow an ych w y m o g ó w techniki p rzesyłan ia sk ierow an y ch dokładnie fal d źw ięk ow ych pod wodą. W toku n in iejszeg o artykułu za p ozn am y się pokrótce z m etodam i podw odnej sy g n a lizacji i z techniką podsłu ch iw ania, dokładniej z a ś za zn ajom im y się ze sp osob am i pom iarów g łęb in ow ych m etodą echow ą.
I. T e c h n i k a s y g n a l i z a c j i p o d w o d n e j i p o d s ł u c h i w a n i e .
F ale g ło so w e postępują w w od zie z prędkością 1500 m lsek ; jest to w artość p rzeciętna. P ręd k ość za leż y w d ość zn a czn y m stopniu od tem peratury w od y, zatem rów nież od pory roku i od m iejsca. N iez a le żn ą jest n ato
m iast — p rak tycznie biorąc — z u p ełn ie od w y s o k o ś c i w y sła n e - — go d źw ięku, c z y li od c z ę s t o ś c i drgania źródła dźw ięku, jego f r e k w e n c j i (/z).
Z tą sam ą zatem prędkością p ostęp ow ać b ęd zie fala głosow a, w y sła n a przez źródło, drgające 100 razy w sek ., jak inna, p och o
d ząca z e źródła o c z ę sto śc i n = 20.000. Z daw ałob y się w ięc, że m ożna b ęd zie sto so w a ć d ow olne c z ę sto śc i. Jednakow oż okazuje
*) P orów naj dalej str. 65.
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 5 7 się , że z a s i ą g fal g ło so w y ch , c z y li droga, którą m ogą p rzebyć te fale w d anym ośrodku, by, po ucierpianej stracie energji, po
zo sta ć je sz c z e w y ra źn ie d ostrzegalnem i zap om ocą m ikrofonów, w n a jw y ż sz y m stopniu za leż n y m jest od użytej c z ę sto śc i. Jeżeli o z n a c z y m y : c — p rędkość fali w w od zie, n = c z ę s to ść źródła, X = d łu g o ść fali, o trzym am y zn an ą z nauki fizyk i relację ^ = c P rzyjm u jąc stałą w artość c, d o strzeżem y odwrotną proporcjonal
n o ść m ięd zy X i n. Źródło o w ięk szej c z ę sto śc i b ęd zie w y sy ła ło fale krótsze, i na odwrót.
P o jęcie d łu g o ści fali i c z ę sto śc i źródła są tu w se n s ie sw y m sy n o n im a m i. Stw ierdzono, że za sią g z a le ż y tak d a lece od użytej d łu g o ści fali, że np. w p ew n y m w ypadku 2 |-k r o tn e zm n iejszen ie d łu gości fali zm n ie jsz y ło do- ^
n o śn o ść sześcio k rotn ie. E ner- Azory gja E, którą posiad a w p ew - ' - n ym p unkcie sw ej drogi fala,
z a le ż y od a m p l i t u d y (ob- --- — —Poziom sz e r n o śc i drgania) fali w tem
m iejscu , i to w stosu n k u k w a
dratow ym . D w ukrotne zm a-
. , . » i • R y s. 25. P ro fil p rz e z R tla n ty k p ó łn o c n y .
len ie am plitudy zredukuje
zatem en ergję fali do £ c z ę ś c i i t. d. ftm plitu d a drgania m aleje z a ś w sk utek oporów ruchu (tarcie w ew n ętrzn e c ie c z y ) bardzo szy b k o w m iarę oddalania się od źródła g ło su ; dzieje się to po
dług rów nania em p iryczn ego Ax = A0 . e~*-r, gd zie A0 w yobraża am plitudę źródła, Ax am plitudę fali po p rzeb yciu drogi x, e = 2 ’7182 (zasada logarytm . n aturalnych), z a ś f przedstaw ia całą funkcję, -uw zględniającą w sz y stk ie cz y n n ik i ch arak teryzu jące ośrodek, t. j.
w odę, oraz falę sam ą, zatem w p ierw szej linji A2. Obraz m alenia am p litud y w m iarę przebytej drogi daje nam ry cin a 18. W idzim y w ięc, że do m ikrofonu odbiorczego ob cego lub w łasn eg o, przy stosow an iu fal odbitych (echa), dojdzie tylko zn ikom o m ała c z ę ś ć energji w y sła n ej. Staw ia to bardzo w y so k ie w y m a ga n ia w rażli
w o ści m ikrofonów . W k ażd ym razie n a jk orzystn iejszem jest u ż y w an ie c z ęsto ści stosu n k ow o n iew ielk ich , cz y li fal d ługich. W ów c z a s jednakow oż n ie b ęd zie m ożliw em — jak zo b a c z y m y p óź
niej — w y sy ła n ie w iązk i s k i e r o w a n e j . N a leż y w ięc obrać drogę pośrednią.
P rzyjrzyjm y się teraz u rządzeniom s y g n a liz a c y jn y m nadaw -
5 8 O nowoczesnej „akustyce wodnej“.
c z y m . S to so w a n y pierw otnie dzw on podw odny u stąp ił zu p ełn ie m iejsca n o w o cz esn e m u o s c y l a t o r o w i n ad aw czem u . P an uje tu typ am eryk ań sk i R. R . F e s s e n d e n ’a z r. 1914. D zia ła n ie jeg o, oparte na za sa d zie elek trodyn am icznej, ob jaśn ia ry cin a 19. W ż e la zn y m p ła sz czu a m ie śc i s ię u zw ojen ie b, za sila n e prądem sta ły m . W w ytoczon ej okrągłej przestrzeni tkwi nieru ch om o rdzeń ż e la z n y c, ow in ięty zw ojam i d, za sila n em i prądem p rzem ien n y m .
W p rzestrzen i m ięd zy a i c jest c y linder m ied zia n y e, który w razie ruchu sw y m sw o rzn iem f uderza o m em b ran ę (płytkę) g, pow odując jej drganie. R uch z a ś cylin dra e n a stępuje au tom atyczn ie i w sp o só b cią g ły , jak długo tylk o oba prądy p łyn ą w zw ojach . B o w iem prąd p rze
m ien n y w d indukuje w cylin d rze e bardzo siln e prądy p rzem ien n e (e jest jakoby zw artem u zw o jen iem w tórnem transform atora). P ole m a g n ety czn e, w zbu d zon e prądem sta ły m w a, od
d ziały w a elek trod yn am iczn ie na prą
d y w e, w ciągają c ró w n o cześn ie lub w y p y ch a ją c ca ły cylin d er, który uderza cią g le o m em branę. C z ę sto ść ruchu cylindrą, a zatem i c z ę sto ść w y sła n eg o przez m em branę tonu, z a le ż y od c z ę sto śc i prądu p rzem ien n ego w d. M ożna ją w ięc łatw o regulow ać. D b a się jednak o to, b y m em brana i cylin d er tw o rzy ły razem zgod n ie d rgający s y stem , b y p ozostaw ały w „rezo n an cji“ ; w ted y bow iem n ajw ięk sza c z ę ś ć energji elek tryczn ej zam ien i się w en ergję m ech a n iczn ą m em b ran y i, co za tern idzie, w en ergję fali głosow ej. O pisany- typ oscylatora F. jest u ż y w a n y praw ie w y łą cz n ie. R ycin a 20 daje obraz jego w ygląd u zew n ętrzn ego. Ś red n ica m em b ran y w y n o si 40 cm, w aga 240 kg, m oc w y sła n a w postaci g ło su 3 5 0 —400 wat- tów (1000 wattów = \ K W = 1 kilow at — 1 *36 konia parow ego).
S tosow a n o jedn ak ow oż także ty p y o w ięk szej m ocy , do 4rHP, te są jednak n iezm iern ie przykre dla otoczen ia. C z ę sto ść w y s y ła n ego tonu je st 1050 d rg/sek (dla p orów n an ia: ton fortepianow y c3 m a 1035 d rg/sek ). P rzy 5 —7 m zan u rzen iu pod w odę d o n o śn o ść w y n o si p rzeciętn ie 40 km, notow ano jednak n aw et 80 km w zim ie.
U r z ą d z e n i a o d b i o r c z e posłu gu ją się m ikrofonam i, zn a- n em i z urządzeń telefon iczn ych , d o stosow a n em i jed y n ie do w a-
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 5 9 rurików p racy pod w odą. R y c in y 21 i 22 przedstaw iają dw a ty p y , z n ap ełn ien iem ziarenk am i i kulkam i w ęglow em i. Bardzo słabe, w ob ec m ałej energji p rzyb yw ających fal g ło so w y ch — reagow a
n ie m ikrofonów w zm acn ia s ię w ielokrotnie zap om ocą a m p l i f i - k a t o r ó w lam p kow ych , sto so w a n y ch w radjotelegrafji, i dopiero po tem w zm o cn ien iu prow adzi s ię prądy m ikrofonow e do słu chaw ki obserw atora. P oza tem istn ieje c a ły sze reg typ ów m ikro
fonów sp ecja ln y ch , w rażliw ych w y s o c e na pew nej tylko barw y od głosy, np.' na szu m m otoru łodzi p odw odn ych i t. d. C iekaw ą jest „soczew k a a k u sty c z n a “ W alser’a (ryc. 23); w bok okrętu
w praw iona jest poniżej linji wodnej płyta, zaopatrzona w otwory, zakryte m em branam i. P o d ch w y co n e przez m em b ran y fale gło so w e skupiają Się n astęp n ie jakby w o gn isk u tej „ so c z e w k i“.
Z p ołożenia tego punktu m ożn a w n io sk o w a ć o kierunku, z któ
rego fala n adeszła. — S tosu jąc p o jed y n czy m ikrofon, n ie je st się w stanie ok reślić kierunku. W budowuje s ię zatem w ś c ia n y okrętu dwa, lub zazw yczaj w ięcej m ikrofonów . D o każdego z n ich p rzy
b yw ają fale g ło so w e z pew ną różnicą cz a su . Z nając w zajem n e od leg ło ści m ikrofonów , m ożna, po zanotow aniu różn ic cz a so w y ch , łatw o z n a le ź ć kieru nek źródła, ale naturalnie n ie jego od leg ło ść, poniew aż iiie w iem y, jak długo fala w ędrow ała od źródła do m i
krofonów. T o „p odsłu ch iw anie k ieru n k o w e“ stan ow i ca ły o b szern y dział m etod, n iezm iern ie zresztą p o m y sło w y ch , a id e n tyczn y ch prawie ze żn an em i artylerzystom sp osob am i a k u sty czn eg o w y kryw an ia stan ow isk dział w rogich zap om ocą dw óch daleko w te renie rozstaw ion ych m ikrofonów , od których p rzew od y idą do j e d n e g o obserw atora.
O kręty, p osiad ające zarów no u rząd zenia a k u sty czn e, jakoteż radjotelegraficzne, m ogą łatw o dow ied zieć się o w zajem n ej sw ej
6 0 O nowoczesnej »akustyce w odnej“.
od leg ło ści, w y sy ła ją c , po uprzedniej u m ow ie iskrow ej, ró w n o cze
ś n ie sy g n a ły isk row e i a k u sty czn e. R óżn ice c z a su m ięd zy p rzy b y ciem obu sy g n a łó w daje trw anie (i) drogi łali g ło su , zatem
¿ = 1 5 0 0 ./, gd zie d ozn a cza odstęp obu okrętów. S y ste m ten już d o sy ć ro z p o w sz ech n ił się w n iem ieck iej m orskiej słu żb ie b ez
p ieczeń stw a.
II. T e c h n i k a a k u s t y c z n y c h p o m i a r ó w g ł ę b o k o ś c i . P odstaw ą tych pom iarów jest n astęp u jące proste rozw aża n ie:
Jeżeli w y sła n a w pew nej ch w ili w kierunku dna m orskiego fala g ło su pow róciła po u p ływ ie / sekund, to g łęb o k ość g — ' * (d zielo n e przez 2, p on iew aż fala przebyła drogę g dw ukrotnie w c z a sie /). Pom iar sprow adza s ię zatem do w y sła n ia sk ierow a nej w iązki oraz do dokładnego zm ierzen ia cza su . W n ajp rostszym w ypadku sto su je s ię — re zy gn u jąc z em isji skierow anej — jako źródło d źw ięk u śrubę pędną w ła sn eg o statku; na przodzie u m ie
szc za się dwa m ikrofony, zap om ocą których m ożna łatwo okre
ślić kąt a, pod jakim p rzyb yło echo (ryc. 24). W tedy g łęb o k ość g — a . tang a. P rosty ten sp osób da się u ż y ć tylko p rzy n ie z n a c z
n y ch g łęb ok ościach . W m arynarce am eryk ańsk iej zaprow adzono n a stęp u jący sp o só b : z jednej stron y okrętu u m ieszc za s ię o s c y lator n a d a w czy S i obok niego m ikrofon od biorczy Eu z drugiej strony okrętu m ikrofon E2. Z e zn ajom ości taktu, w którym sw e sy g n a ły daje oscylator, i z pom iaru różn icy cz a su m ięd zy sp o strzeżen iam i obu m ikrofonów , nietrudno w y lic z y ć g łęb ok ość g.
R yc. 25 podaje rezultat pom iarów głębi, w y k o n a n y ch op isan ą w ła śn ie m etodą (H . C. H a y e s ’a) w c z a sie przejazdu krążow nika am eryk ań sk iego poprzez A tlan tyk p ółn ocn y do Gibraltaru (czer
w ie c 1922 r.). D w a in n e okręty w y k o n a ły w zdłu ż w y b rz eży k a li
fornijskich 5000 pom iarów w p rzeciągu 38 dni. P o m iary objęły obszar d o sy ć z n a c z n y ; g łęb ok o ści w y n o siły do 4000 m. Jak zo b a c z y m y w d a lszy m ciągu op isu , m etod y francusk ie pozw alają m ierzy ć zn a czn ie szy b ciej. W N ie m c z e c h rozp o w szech n ił się s p o só b A . B e h m ’a. Istotę jego objaśnia ryc. 26. Z rury G zostaje w y str zelo n y p ocisk, który ek sp lod u je w m iejscu P (1— 2 m pod wodą). D eto n ację sły c h a ć odrazu w m ikrofonie A, z a ś w ch w ilę później dopiero — za leż n ie od g łęb o k ości — w m ikrofonie E.
I zn ow u p rosty rachu n ek prow adzi do o b liczen ia g łęb ok ości.
G łów na za słu g a B eh m a le ż y w sk onstruow aniu g en jaln ego p rzy
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 61 rządu do m ierzen ia i ew ent. rejestrow ania krótkich odstępów cz a su . A parat ten z n a n y jest dobrze laboratorjom b a listy czn y m . S y ste m e m B eh m a p o słu ż y ł s ię w r. 1925 R. A m u n d se n , w y m ie rzając z okazji sw eg o lotu do b iegu n a półn. głęb ię 3750 m w po- bliżu biegun a. Istn ieje w reszcie ca ły sze reg odm ian w y m ie n io n ych m etod; u le p sz en ia zdążają p rzed ew szy stk iem do popraw
nego rejestrow ania au tom atyczn ego. Bardzo dobre rezultaty o sią gn ęła S u b m arin e S ig n a l Co., B osto n . P om iary m ożn a tu w y k o n y w a ć n aw et co 1£ sek u n d y. M etodą
tą S. S . Co. u z y sk a n y został profil, p rzed staw ion y na ryc. 27. G łęboko
śc i w y n o sz ą do 2000 m; profil zo stał zd jęty p rzy p rzejeźd zie parow ca
„B erk sh ire“ z B o ston u do Norfolk (U . S . A .). O p isan e d o ty ch cza s sp o so b y m ają w sp ó ln ie jedną w ielką w ad ę: n ie pracuje się w n ich m ia
n ow icie w iązk am i fal sk ierow an em u P o ciąga to za sob ą ogrom ną stratę energji, p o n iew aż fale rozch odzą się w sp osób k u listy w e w sz y stk ic h k ie runkach, w drobnej jed y n ie n iezm ier
n ie c z ę śc i docierają do m ikrofonu
odbiorczego! P oza tern m ogą z tego w y n ik n ą ć za sa d n ic ze b łędy w pom iarach. R ycin a 28 podaje sy tu a cję statku, m ierzącego głęb o k o ść E A w iązką n iesk ierow an ą. D o m ikrofonu dociera jako p ierw sze ech o z punktu B, potem dopiero w ła śc iw e z A, w r eszcie je sz c z e z C i t. d. Pom iar b y łb y zu p ełn ie b łędn y. J eżelib y się nam natom iast udało w y sła ć z E w ą sk ą, p ion ow o w dół sk ierow an ą w ią zk ę (k resko
waną), o tr zy m a lib y śm y rów nie jed n o zn a czn ą odpow iedź w postaci ech a w y łą cz n ie z punktu A. P rzez w iązk ę s k i e r o w a n ą b ęd ziem y odtąd rozum ieli w iązk ę stożkow ą o rozw artości n ie w ięk szej n iż 10°.
B ęd zie s ię w niej sk u p iała p raw ie całkow ita, w y sła n a przez o s c y lator energja, w ilo śc i conajm niej 90% . S p oty k a m y s ię tu jed
nak n aty ch m ia st z e zn a czn ą trudnością. W iem y już z poprzed
n iego, że w in teresie z a się g u n ależałob y u ży w a ć fal długich (m a
ły c h c z ęsto ści). T y m c z a se m zarów no teorja jak i d o św ia d czen ie przekon yw u ją n as, ż e k ierow an ie takiem i d łu gofalow em i w iązk am i jest p raktycznie zu p ełn ie n iem o żliw em . A b y b ow iem w iązk a m iała żądaną m ałą ro zb ieżn o ść (10°), m u si b y ć za c h o w a n y p ew ien ś c i
6 2 O nowoczesnej „akustyce wodnej“.
śle o k reślon y stosu n ek d łu gości fali do śred n icy oscy la tora (t. j.
śred n icy m em brany), w zgl. reflektora, o ile takow y b y ł u ży ty m . Śred n ica m em b ran y oscy lu ją cej m u si b yć co najm niej 5-krotnie, a lepiej 7-krotnie d łu ższą n iż d łu g o ść fali. D e cy d u ją c s ię na c y frę 7, m a m y : £> = 7 . A. f lb y w ięc w y sła ć w sp o sób sk iero w a n y ton n — 1050 drg/sek., c z y li ton, który w y sy ła om ów ion y poprzed
nio oscyla tor F esse n d en a , n ależałob y m em branie oscylatora dać śred n icę D = 7 . A = 7 . 1*43 m (A = “ = = 1*43 m), cz y li w y k on a ć oscylator o śred n icy 10 m\ D e cy d u ją c się na krótsze fale — ze stratą na d on o śn o ści — m o ż em y zredukow ać w ym ia ry
oscylatora. Jednakow oż przy sk róceniu j fali do 150 mm (n = 10.000), trzeba je-
— --- 1--- — j s z c z e ciągle oscy lato ra śred n icy D = \ m.
W zględ y k on stru k cyjn e w ym agają jed- D nakow oż, b y dobry oscylator b y ł nie ' w ię k sz y (D) n iż 20 cm. R b y dla tak
m ałego oscylatora zach ow ać relację A : D = 1 : 7 , m u sie lib y śm y za sto so w a ć tu d łu g o ść fali A = 37'5 mm, c z y li n a
dać m em branie c z ę s to ść n = 40000.
O trzy m a lib y śm y w rezu ltacie ton, k tó
rego ucho ludzkie nie b yło b y ju ż zdol- n em s ły s z e ć . S ły s z y m y bow iem je sz c z e ton y o c z ę sto śc i n = 25.000 do 30.000, p ow yżej z a ś rozciąga się sfera drgnień, Kyc. 29. Schemat oscylatora Langevina. n iedostęp nych n aszem u zm ysłow i s łu
chu, sfera t. zw . u l t r a d ź w i ę k ó w (poniżej n = 16 le ż y sfera infradźw iękow a). O bierając c z ę sto ść n = 40.000, n ie sp o d ziew a m y s ię d u ży ch za sięgó w , chyba że uda się zasto so w a ć dużą am plitudę źródła. F ak ty czn ie jednak z a się g w y n o si dla tej c z ę sto śc i 30 km, dla c z ę sto śc i 10.000 jed
nak już tylko 5 km. W praktyce zatrzym ano s ię p rzy « = 40.000 dla ultrad źw ięk ow ych oscylatorów z w iązk am i ś c iś le sk ierow a
nem u O czy w istem jest, że do u ch w y cen ia ultradźw ięków n ie n a
dadzą się zu p ełn ie zw y cza jn e m ikrofony, le c z rów nież odbiorniki będą m u sia ły b y ć d ostosow an e do tych c z ę sto śc i. Z adaniem ich będzie w sk a za ć obserw atorow i — drogą p ośred n ią: op tyczn ą lub a k u sty czn ą — n ad ejście ciągu fal. I je s z c z e raz z a z n a c z y ć n a
leży , że w y łą cz n ie ch ęć operow ania w iązk am i sk ierow an em i zm u
O nowoczesnej „akustyce w odnej“. 6 3 siła w y n a la zcó w do p oszu k iw an ia n ow y ch dróg w d zied zin ie n o w e j: ultradźw iękow ej.
P rzypatrzm y się historji oscylatora n ad aw czego (jak zob a c z y m y , s łu ż y on zarazem jako odbiornik) dla fal krótkich n = 40.000.
B ezsk u tec zn ie p o szu k iw an o najpierw sp osob u m ech an iczn ego, m ającego pobudzić m em b ran ę do tak w ysok iej liczb y drgnień.
W roku 1914 ro sy jsk i in ży n ier C h ilow sk i zaproponow ał za sto so w an ie tu środków radjotelegrafji, jako że w ła śn ie w tej d zied zin ie operuje s ię w y so k ie m i frekw encjam i. P o m y słu sw eg o n ie zdołał C h ilow sk i w p row ad zić w cz y n , n atom iast zw rócił się do francu
sk ich m in isterstw , a p rzed ew szy stk iem do zn a n y ch i zn ak om itych fizyk ów francusk ich L a n g e v in ’a i P errin ’a. I odtąd c a ły d a lszy rozwój tego w y n alazk u jest za słu g ą w y łą cz n ą obu fizyków , prze
d ew szy stk iem z a ś L a n g e v i n ’a. O drazu w p ie rw sz y ch próbach L. zw rócił s ię na w ła ściw ą drogę. W ypróbow uje tedy w ielokrotnie na p łytkach z m iki zn an e dobrze zjaw isk o, p olegające na tem, że w n aład ow an ym elek try czn ie k on d en satorze obie „okładki“
p rzyciągają się n aw zajem , śc isk a ją c tem sam em zaw arty m ięd zy n iem i izolator. P rz y rozład ow an iu kondensatora u c isk płytek na d ielek tryk ustaje, przez co ten ostatni w raca do d aw n ych w y m ia rów . M am y tu w ięc do cz y n ien ia ze sp ręży stem od kształcan iem izolatora pod w p ły w em ładow ania i rozbrajania kondensatora.
Ł ą c z ą c obie okładki z generatorem prądu p rzem ien n ego o fre
k w en cji 40.000, w y m u sić m ożn ab y na p łytce izolatora drganie z tą sam ą cz ęsto ścią , oscylator n adaw c z y b yłb y zatem w zasa d zie sw ej gotow y. N a leż a ło b y doprow adzić jedną okładkę do styk u z wodą,
ona „n ad aw ałab y“ drganie, w y k o - B
n yw a n e p rzez d ielek tryk ; drugą R y s. 30. O s c y la to r L a n g e v in a .
okładkę trzeba n a jściślej od izolo
w ać. i \ b y tego rodzaju oscy la to r w y s y ła ł w ielk ie ilo ści energji, trzebaby sto so w a ć bardzo z n a cz n e napięcia, idące w dziesiątki ty s ię c y w oltó w ; nietrudną jest rzeczą w ytw orzen ie w y so k ich napięć, zn a cz n ie trud n iejszą n a le ży te zizo lo w a n ie ich w ok ręcie, gdzie słon a woda w y so c e n isz czą c o działa na izolację. O prócz tego w y trzy m a ło ść m iki na p rzebicie jest o c z y w iśc ie ograniczoną i płytki regularnie u le g a ły z n iszcz en iu . W d a lsz y m toku prób zw rócił się L angevin do k w a r c u i p rzy nim pozostał. S to su ją c n ap ięcie
6 4 O nowoczesnej »akustyce w odnej“.
60.000 w oltów , u zy sk a ł p rzy c z ę sto śc i 40.000 em isję 1 watta na k ażd y cm2 p ow ierzch ni płytki k w a rc o w ej; am plituda drgania płytki w y n o siła 0 0005 mm. G rubość płytki b yła 16 mm; w y m iary pła
sk ie 1 0 X 1 0 cmt zatem całkow ita em isja płytki w form ie fal g ło so w y c h w y n o siła 100 wattów. Jak każde ciało sp ręży ste, posiada taka płytka kw arcow a s w o ją w łasn ą c z ę sto ś ć drgania.
0 ile teraz uzgodni s ię naj
dokładniej c z ę s to ść prądu p rzem ien n ego z c z ę sto śc ią w łasn ą płytki, b ila n s en erg e
ty c z n y zn a czn ie się p o lep szy . P ięciok rotnie m n iejszem n a
p ięciem , t. j. 12.000 w oltów , osią g n ą ć już m ożn a zn a cz n e am plitudy, a m oc w y m ie n io n ego oscy la tora d ochodzi do 1 K W (kilowatt). Studjując dokładnie w arunki drgania, a raczej w sp ółdrganie całego sy ste m u , t. j. płytki kw arco-
C B __ wej i obu jej okładek, do-
____________ ________________ szed ł L. w krótce do w n iosku , ż e dla frekw encji drgania
R y c. 31. O s c y la to r L a n g c v in a w w y k o ń c z e n iu p r a k - . #
ty c z n e m . rozstrzygającą jest łączn a
gru b ość (D), a n ie grubość sam ej płytki kw arcu (of). W ry cin ie 29 i 30 w id zim y ten gen jaln ie prosty prototyp oscylatora L an gevin ’a („triplet ą u artz-a cier“).
P łytk ę C stan ow i k w arc gru b ości ju ż tylko 2 mm, grube płyty (po 30 mm) stalo w e tw orzą okładki. C a ło ść — będąca w ła ściw ie tylko kond en satorem , tw orzy jeden s y ste m drgający, i to w stanie rezon ancji dla pew nej c z ę sto śc i prądu. M o żn o ść za sto so w a n ia cien kich płytek kw arcu w m iejscu poprzednich gru b ych (frekw encja drgania s a m e j płytki kwarc, z a l e ż y od jej gru b ości, a w ca łym dostrojonym sy ste m ie n ie za le ż y !) stan ow i bardzo w ielk ie u łatw ie
nie k on stru k cyjn e. Jest b ow iem bardzo trudno z n a le ź ć d uże ka
w ałki kw arcu odpow iedniej dobroci. W idać z ry c in y 29, ż e płytka C składa s ię z c a łe j m ozajki najstaranniej dobranych kaw ałków kwarcu.
D o sk o n a lą c ten typ oscylatora w d a lszy m ciągu m ógł w r eszcie L. o b n iży ć n ap ięcie pobudzające do 2500 w oltów . C z ę ś ć nadaw cza
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 6 5
Oscylograf
urządzenia jest już zatem w form ie d oskonałej i oto w ryc. 31 w id zim y oscyla tor w słu żb ie praktyki; op raw ion y w s z c z e ln e rury, zew n ętrzną tylko okładką styk a s ię z w odą. P ob u d zon y do drgania prądem p rzem ien n ym o frekw encji 40.000, w ytw orzon ym którym kolw iek z k la sy c z n y c h sp osob ów radjotelegrafji, w y śle do
sk on ale . „sk ierow an ą“
w iązk ę ultra-dźw ięków . P o zy cja , w jakiej go w i
d zim y, w sk azu je, że ma s łu ż y ć do son dow an ia głęb ok o ści. U m ie sz c z o n y przed okrętem z a ś w in n y sp osób , m ian o
w icie p ionow o, słu ż y łb y do w y szu k iw a n ia p rze
szkód, le ż ą c y c h w dro
dze statku.
L an g evin za czą ł n a
stęp n ie p oszu k iw a ć o d- b i o r n i k a , detektora dla ultradźw ięków . P o szu k iw an ia nie się g n ę ły d aleko: okazało się, że n a d a w czy oscyla tor m o
ż e b y ć u ży ty m rów nież jako d oskon ały odbior
nik. R to dzięki odwra- c a ln o śc i niektórych zja
w isk fizyk aln ych . K warc
śc is k a n y lub rozciągan y okazuje s ię elek tryczn y m na sw ej p o w ierzch n i; w p ew n ych m iejsca ch dodatnio, w in n y ch ujem nie.
N a le ż y jed yn ie w y c ią ć badaną p łytkę kw arcu w bardzo u m ie
jętn y sp osób z k ryształu tak, b y śc ia n y jej m iały przepi
san ą ś c iś le orjentację w ob ec ch a rak terystyczn ych o si k ryształu . T o o k azyw an ie nabojów elek try czn y ch na p ow ierzch ni pod w p ły w em ścisk a n ia lub rozciągania sp ręż y steg o n a zy w a s ię zjaw iskiem p i e z o e l e k t r y c z n o ś c i („ p iezo “ z n a c z y po grecku „ śc isk a m “).
Z jaw isk o to, odkryte je sz c z e w r. 1880 p rzez pp. C u r i e , stanow i od w rócen ie p rocesu , op isa n eg o poprzednio, a m ającego m iejsce p rzy ładow aniu i rozład ow yw aniu kondensatorów . Jeżeli teraz
-Oscylator ultradźwiękowy-
R y s. 32. S c h e m a t u rz ą d z e n ia d o p o m ia ró w g łę b o k o śc i.
6 6 O nowoczesnej »akustyce wodnej*.
JT
R y c. 33. S c h e m a t I u rz ą d z e n ia do p o m ia ró w g łę b o k o śc i.
R y c. 34. S c h e m a t II u r z ą d z e n ia d o p o m ia ró w g łę b o k o śc i.
w ięc na kondensator n ad a w czy (j4, C, B), b ęd ą cy w stan ie ch w i
low o n iepob u dzonym , padnie ciąg fal, w ytw orzo n ych przez ob ce źródło ultradźw iękow e, okładka zew n ętrzn a B w y w rze n acisk p e- rjod yczn ie z m ie n n y na p łytkę kw arcu C; na p ow ierzch ni jego
O nowoczesnej „akustyce wodnej“. 6 7
R y c. 35. O sc y lo g ra f L a n g c v in -F Io ris s o n z k o n tro lą o p ty c z n ą .
zjaw ią s ię w ted y naboje elek tryczn e, a m ięd zy płytkam i A i B zap an uje zm ie n n e n ap ięcie, zd olne w y w o ła ć prądy p rzem ien ne.
N a le ż y je tylko w zm o cn ić środkam i n o w o czesn ej radjotelegraîji (am pliiikatory, w zm acn iacze), a w rezu ltacie doprow adzić do słu chaw ki oraz do urządzeń rejestru jących (oscy log rafy). Jak w i
d zim y, jedno i to sa m o u rząd zen ie s łu ż y zatem zarów no do n ada
wania, jak i do odbioru sy g n a łu . R ycin a 32 p okazuje sch em a t k om p letn y u rząd zenia do pom iarów g łęb o k o śc i; o scyla to r w idać w y su n ię ty z o sło n y , z a ś na m ostku kapitana znajdują się p rzy rządy rejestrujące i kontrolne. Z a u w a ży ć n a le ży , że c z a s trwania w y sy ła n y c h sy g n a łó w je st p rzy badaniu m a ły ch g łęb o k o ści bar
dzo krótki (około O’OOl se k .); n adaw anie m u si b y ć m ia n o w icie u k oń czon e przed powrotem ciąg u fal jako echo.
R y c in y 33 i 34 dają sch em a ty elek tryczn e całeg o u rządzenia, p ierw sza z prądnicam i P dla prądu stałego i trójelektrodową lam pką katodową, druga z a ś z induktorem / jako źródłem energji elek tryczn ej. W ryc. 33 o z n a c z a : P prądnicę, L lam pkę 3 -elek - trodową, C\ i C2 kondensatory w obw odzie I; ca ły ten obwód od działyw u je in d u k cyjn ie na sp rzę żo n y z n im i dostrojony do rezon ancji obwód o sc y la c y jn y II. T en ostatni zaw iera k o n d en sa tor C3 dla regulow ania frekw encji oraz oscylator E, b ęd ą cy w ła
ściw ie rów n ież tylk o kond en satorem . W tym rów nież obw odzie 5*
6 8 O nowoczesnej „akustyce wodnej“.
R y s. 36. F r a g m e n t w y k re su , r e je s tr u ją c e g o w s p o só b c ią g ły g łę b o k o ść d n a .
le ż y — dla celó w o d b i o r u — w zm a cn ia cz A i z niego p o łą c ze
nia do oscylografu .
R yc. 34 tłu m a czy s ię sam a. Źródłem energji jest tu induktor / (cew k i 1, 2), z a sila n y poprzez w iru jący p rzeryw acz z baterji.
E ozn acza oscylator, A w z m a cn iacz i O o scy lo gra f dla rejestracji.
N iesp o só b o p isy w a ć szc zeg ó ło w o — bardzo zresztą p o m y sło w y ch — oscylografów . U w id oczniają one na papierze św ia tło czu ły m znaki w m o m en cie w y sła n ia sy g n a łu i p rzyb ycia echa. W ykres, o d czytan y w odpow iedniej sk ali, daje profil dna m orskiego. W c z a sie w y k on yw a n ia pom iarów ob słu ga przyrządów ogran icza się do pilno
w ania regularn ego b iegu prądnic, ew . induktora. D la orjentacji s łu ż y je sz c z e sk ala głęb ok ości na szk le, którą p rzebiega punkt św ietln y z n a c z ą c y u skok am i w bok zm ierzon e w ła śn ie g łęb ok ości.
R ycin a 35 pokazuje zew n ętrzn y w ygląd takiego oscylografu z k on trolą op tyczną, w r e sz c ie na ryc. 36 w idać próbkę gotow ego w yk resu , w y k on a n ego sa m o c zy n n ie p rzez oscylograf. W idać tu uskok i przy p oziom ie Om, t. j. o d n o szą ce s ię do k ażd orazow ego w y sła n ia s y gn ału , oraz poniżej z n a cz o n e w ch w ili powrotu fali odbitej od dna.
D o n io s ło ść m etod a k u sty czn y ch jest ogrom ną. W ysta rczy przej
rzeć kilka ch o ćb y spraw ozdań z n o w sz y c h w yp raw o ce a n icz n y c h , np. w yp raw y „M eteoru“, n iem ieck ieg o statku, badającego pod k ie row nictw em A . Mertza poł. A tlan tyk , b y n a le ż y c ie o ce n ić zn aczn ą ilo ść m aterjałów, zd ob ytych m etodam i a k u sty czn eg o sondow ania.
M etoda L a n g e v in ’a w y k a zu je n ajw ięcej c e c h praw dziw ego esprit w y n a la zcz eg o i gen jaln ej poprostu in w en cji. W y sz e d łs z y ze sta- djum prób laboratoryjnych, ch lu b n ie w ytrzym a ła o g n io w y ch rzest szerokiej praktyki i praw dopodobnie zajm ie p ierw sze m iejsce.
Ze strony „fizyki te ch n icz n e j“ p rzyb yła w aln a p om oc dla o cea n o grafów i geofizyk ów , dla słu ż b y b ezp ieczeń stw a m orsk iego i t. d.
N iezm iern ie w r eszcie p ożyteczn em i ok a zały s ię m etod y aku
sty c z n e dla przedsięb iorstw , zak ład ających p odm orskie kable tran s
o cea n iczn e.
O sposobie zabezpieczania słupów z drewna od gnicia. 69
IN Ż . C Z E S Ł A W B IE Ż /IN K O , B Y D G O S Z C Z .
O skutecznym i łatwym sposobie
zabezpieczania wszelkiego rodzaju słupów z drewna od gnicia.
Od daw ien daw na zn an e i sto so w a n e są różne zab iegi w celu u ch ron ien ia drew na od szk od n ik ów ro ślin n y c h (grzyb ów ) i zw ie
rz ę c y c h (ow adów ), p ow od ujących p róch n ienie, g n icie lub dziuraw ie
n ie drew na. Jednym z n a jp rostszych sp o so b ó w jest p ow ierzch ow n e zw ęg la n ie c z y li op alan ie; także su s z e n ie drew na podnosi jego trw ałość, gd y ż w ielu gatunkom grzybów , w y m a g a ją cy m zn aczn ej w ilgoci, u n iem ożliw ia rozw ój. P arow anie i łu go w a n ie drew na w pew nej m ierze p rzy c zy n ia s ię rów n ież do zab icia zarodników grzybów -drzew ojadów , a m alow an ie farbam i olejh em i u n iem ożliw ia d ostęp tlenu i w ilg oci, tych n iezb ęd n ych w arunków do rozwoju drobnoustrojów .
W szy stk ie te jednak zab iegi natury m ech an iczn ej zab ezp ieczają drew no jed yn ie n a c z a s krótki i to tylko jego w arstw y pow ierz
ch ow n e.
Środków c h em ic zn y ch do k o n serw ow an ia drew na zn a n y ch jest bardzo w iele, a rów nież w iele sp o so b ó w im p regn ow an ia zostało p rzez różn ych autorów op racow an ych i op aten tow an ych , f l w ięc zn an e s ą : im p regn ow an ie pod próżnią i ciśn ien ie m , m oczen ie w różn ych zw iązk ach c h em ic zn y ch (roztw orach so li, sm o ła ch i t. p.), u su w a n ie sok ów i im p regn ow an ie, odpow ietrzanie zap om ocą próżni i im p regn ow an ie pod ciśn ien ie m , im p regn ow an ie p ełn e lub puste (gd y tylko b łon y kom órkow e n a sy c o n e są środkiem im p regn u jącym ) i w iele in n y ch , z których tylko bardzo n ie lic zn e znajdują d ziś za sto so w a n ie w praktyce. Co d o ty cz y zw iązk ó w ch em ic zn y ch , u ży w a n y ch lub prop onow anych do k on serw ow an ia drew na, to ilo ść ich jest olbrzym ia. O gran iczę się jed y n ie na w y licze n iu w a żn iej
sz y c h . R w ięc n ależą tu: siarczan m ied zi CuS 0 4 . 5 H20 , chlorek cyn k u Zn Cl2, chlorek rtęciow y H gC l2, siarczan g lin u Al2 ( S 0 4)s .
7 0 O sposobie zabezpieczania słupów od gnicia.
. 18 H20 z chlorkiem cyn k u Zn Cl2, am on jak alne zw iązki m iedzi i cyn k u , so le że la z a w e i so le żela zo w e, fluorowodór HF, fluorek so d o w y NaF, fluorek am on ow y NH^F, fluorek cy n k o w y ZnF2) k w a śn y fluorek cy n k o w y Z « / / 2F4, k w a s flu orok rzem ow y H2SiF6, flu
orokrzem ian so d o w y Na2S iF c, fluorokrzem ian m a g n ezo w y MgSiF6.
Ze zw iązk ów o rg a n iczn y ch : octan am o n o w y C H 3C O O N H if fen olan y sodu, potasu i w apnia, fen olan y sod u z chlorkiem rtę
cio w y m , so le dw unitrofenolu, dw unitrofenoloanilina, kreozot, tanina, klej, dalej olej k rotonow y, olej k reozotow y, sm oła pogazow a, nafta, karbolineum . Z preparatów o n azw ach h a n d lo w y c h -e m p ir y c z n y c h : antifungin, antigerm in, antim erulion, antinonnin, antorgan, barol, belit, keram it, kronal, kulba (Na2Z n0 2), m ikrosol, m urolineum , m ycan tin , m ycoth anaton , raco, x y la m , zy m o sa n . Z e zw iązk ów tych tylko n ie lic zn e, a m ian ow icie siarczan m iedzi, chlorek rtęciow y i so le fluoru znajdują d ziś za sto so w a n ie w praktyce, w iele z nich zostało zarzu con ych , c z y to ze w zględu na to, że zb yt łatw o u le
gają rozp u szczan iu , c z y też z tego pow odu, że d ziałanie ich jest zbyt słab e i n ie zab ezp iecza drew na przed ow adam i i grzybam i, lub w r eszcie n is z c z y w łókna drew na.
Ż e zw iązk i rtęci i m ied zi są d osk on ałem i zw iązk am i k on ser- w u jącem i drew no, o tem w iadom o jest od daw na. H o m b e r g w roku 1705 op isał za sto so w a n ie su blim atu, a K y a n w r. 1813 za c zą ł sto so w a ć w odne roztw ory sublim atu. B o u c h e r i e za ś (1846) 1 — 1'5% roztw ory siarczan u m ied zi; M o l l za leca ł w pro
w ad zan ie sublim atu drogą p neu m atyczn ą, jednak jego m etoda nie zn alazła zastosow an ia. Im pregnow anie jednak w kotłach ż e la z n y c h zap om ocą roztw orów soli m ied zi lub rtęci natrafiło na w ielk ie trudności z powodu rozkładania s ię tych zw ią zk ów w zetk nięciu z ż e la z e m ; trzeba b yło zatem p rzy im p regn ow an iu sto so w a ć apa
raturę, która n ie w ch od ziłab y w reakcję z so la m i m ied zi i solam i rtęci, albo im p regn ow ać roztw oram i takich so li i zw iązków , które w zględ em żelaza za c h o w y w a ły b y się obojętnie (so le fluoru, sm oła pogazow a). W szelk ie zab iegi ch em iczn e, które m ają na celu za k on serw ow an ie drew na, n ie są w ięc łatw e do w yk on a n ia i w y m a gają bądź co bądź m niej lub bardziej złożon ej aparatury.
W n in iejsz y m p rzyczyn k u do k on serw ow an ia drew na m am zam iar podać jed yn ie ła tw y i p rosty sp osób zab ezp ieczan ia w s z e l
kiego rodzaju słu p ów od gn icia. Z byteczną jest rzeczą w yjaśn iać, że c z ę ś ć nadziem n a i podziem n a słu p a znajdują się w o d m ien n y c h zu p ełn ie w arunkach, a n a jlep szym dow odem tego jest fakt,
