i о CM

изменяет направление полета таким образом, чтобы этот угол становился все меньше и меньше (так называемое преследование по собачьей кривой - термин, используемый в артиллерийской практике при стрельбе из автоматических орудий по движущимся целям).

Локационные сигналы летучих мышей. Ультразвуковые сигналы, посылаемые летучей мышью в полете, имеют характер очень коротких импульсов - своеобразных щелчков. Длительность каждого такого щелчка т=(1...5) -10~ с; ежесекундно мышь производит около десяти таких щелчков. Напомним, что при длительности локационного сигнала т отчетливое эхо, не сливающееся с начальным сигналом, возникает от препятствий, удаленных от источника (и одновременно приемника) звука на расстояние не менее ст/2 (см. (12.3)). При т=3-10- с и с= =300 м/с получаем, что это расстояние должно быть не меньше 50 см. Мы не знали, на каком именно расстоянии летучая мышь улавливает своим сонаром тот или иной объект, но реагировать на него она начинает на расстоянии порядка метра, при этом длительность т посылаемых мышью ульт-

развуковых сигналов уменьшается примерно Б 10 раз, тогда как частота их следования увеличивается до 100...200 импульсов (щелчков) Б секунду. Иначе говоря, заметив объект, летучая мышь начинает щелкать (посылать локационные сигналы) более часто, а сами щелчки становятся все более короткими.

А достаточно ли укорочение локационного сигнала в 10 раз? - может спросить дотошный читатель. Ведь при т=3-10~* с можно по эхо-сигналу определить расстояние до объекта лишь при условии, что оно не меньше 5 см. Будет ли при этом обеспечено дальнейшее сближение летучей мыши с преследуемым ею комаром? Сомнения читателя нетрудно рассеять. Дело в том, что летучей мыши вовсе и не требуется определять, на каком именно расстоянии находится от нее комар в тот или иной момент. Как видно из рисунка 13.2, ей достаточно во время сближения с комаром оценивать расхождение между направлением собственного полета и направлением на комара и корректировать полет так, чтобы это расхождение постепенно сокращалось.

На рисунке 13.3 приведена осциллограмма одного щелчка (одного локационного сигнала) остро-

ухой ночницы, преследующей свою жертву. На осциллограмме длина щелчка составляет примерно 10 см. Поделив эту длину на скорость звука, находим длительность щелчка: т=3-10~ с. На осциллограмме хорошо просматривается длина волны ультразвука к. Видно, что с течением времени она заметно увеличивается: если в начале щелчка X=X\iA мм, то в конце щелчка Х,=Х,2 8 мм. Следовательно, на протяжении щелчка частота ультразвука уменьшается от 8-10 Гц до 4-10 Гц. Способность сонара некоторых видов летучих мышей изменять частоту звука (как говорят, модулировать звуковую частоту) представляется в настоящее время одной из загадок. У подковоноса, кстати говоря, нет подобной частотной модуляции локационных сигналов.

Удивительные свойства природных сонаров. Природные сонары летучих мышей не могут не восхищать исследователей и, в частности, они не могут не вызывать зависти у специалистов по радиолокации. Мы уже отмечали их очень высокую чувствительность, позволяющую улавливать крайне слабые эхо-сигналы от комара, который пролетает на расстоянии нескольких метров. Еще более удивительно то, что сонар летучей мыши позволяет ей различить эхо от неподвижного препятствия и эхо от движущегося объекта. Сама мышь находится, заметим, в движении. И при этом она не только легко различает неподвижные и движущиеся объекты, но способна воспринять слабенькое эхо от летящего комара на фоне во много раз более сильного эха от поверхности земли, деревьев и т. п. Спе-

циалисты по радиолокации знают, как трудно подчас различить радиоэхо от низко летящего самолета и от земной поверхности. Естественно, что их не может не заинтересовать природный сонар летучей мыши.

Летучие мыши обычно живут в пещерах, где собираются огромными стаями. Вылетая из пещеры или влетая в нее, каждая мышь пользуется, естественно, своим сонаром. Таким образом, одновременно издают звуки тысячи и более летучих мышей. А между тем весь этот шум, по-видимому, нисколько не мешает каждой мыши легко ориентироваться внутри пещеры даже в полной темноте. Получается, что природные сонары обладают завидной способностью, по выражению специалистов, отстраиваться от паразитных сигналов. Известно, что в радиолокации проблема такой отстройки является очень важной и острой.

Пока мы не знаем достаточно хорошо, чем объясняются столь удивительные свойства природных сонаров. Ясно, что они связаны с особенностями устройства природных звукоизлучателей и звукоприемников летучих мышей. Возможно также, что определенную роль играет отмечавшаяся выше частотная модуляция локационных сигналов, посылаемых летучими мышами. Рассказывая об эффекте Доплера в предыдущей главе, мы рассмотрели задачу об изменении со временем частоты звука от пролетающего объекта. Не исключено, что сонары летучих мышей способны улавливать и соответствующим образом оценивать подобные изменения частоты. Одним словом, природные сонары заслуживают самого тщательного изучения. Нет сомнения.

что они подскажут людям немало интересных и полезных технических решений.

Сонар дельфина. Как и летучие мыши, дельфины обладают великолепным природным сонаром. Эхолокацию дельфинов обнаружили сравнительно недавно - в начале 50-х годов нашего столетия. Естественно, что интерес к дельфинам сразу же резко повысился; во многих странах начались серьезные исследования образа жизни, поведения, способностей этих удивительных животных.

Эхолокация у дельфинов, как и у летучих мышей, осуществляется на ультразвуковых частотах. Дельфины используют главным образом частоты от 8-10* до 10 Гц. Мощность излучаемых дельфинами локационных сигналов может быть очень большой; известно, что они могут обнаруживать косяки рыбы на расстояниях до километра. Дельфин способен воспринимать очень слабые эхо-сигналы в сильнейшем шуме. Например, он прекрасно замечает маленькую рыбку, появившуюся на расстоянии 50 м.

Действие сонара дельфина поясняет рисунок 13.4, где дан продольный разрез черепа животного (рассматривается дельфин афали-

на). На рисунке: 1-дыхало (отверстие в верхней части черепа, через которое осуществляется дыхательный процесс; оно закрывается, когда дельфин ныряет); 2 - воздушные мешки, генерирующие звуки (как обычные, так и ультразвуки) ; 3 - жировая лобная подушка, играющая роль своеобразной фокусирующей линзы для ультразвуковых волн, излучаемых дельфином; 4 - вогнутая, наподобие чаши, черепная кость, играющая роль отражателя ультразвуковых волн; 5 - нижняя челюсть, проводящая волны эхо-сигнала к уху; 6 - барабанная кость и внутреннее ухо. Штриховыми линиями показаны ультразвуковые лучи, которые дельфин посылает вперед. Эти лучи представляют собой последовательность коротких импульсов, имеющих длительность порядка 10. 10~ с.

Два типа слуха дельфинов. В слуховом аппарате дельфина есть два типа входных ворот . Ворота первого типа - вытянутая нижняя челюсть. Через эти ворота к внутреннему уху дельфина поступают ультразвуковые волны, направление которых совпадает с направлением челюсти. Именно по этому направлению и осуществляется эхолокация. Ворота второго