Användning av ljud

Ljud har en viktig roll i våra liv. Vi använder ljud för att kommunicera, till exempel med tal, musik och oväsen. Många djur använder också ljud för att kommunicera. Men det finns mycket mer ljud än det vi kan höra. Ljud uppstår när ett föremål vibrerar, och får partiklar i det medium som omger föremålet att också vibrera.

Detta medium kan vara gas, vätska eller i fast form. Partiklarnas vibration fortplantar sig genom mediet som en ljudvåg. När ljudet rör sig från ljudkällan skapar det områden av högre tryck – förtätningar – och lägre tryck – förtunningar – i mediet. Det antal gånger det här mönstret upprepas varje sekund är ljudvågens frekvens, som mäts i hertz. Trots att människoörat bara kan uppfatta ljud med frekvenser mellan 20 och 20 000 hertz så kan ljud faktiskt variera från strax över noll herz till flera miljarder hertz.

Ljudvågor med frekvenser under 20 hertz kallas infraljud. Vissa djur, som valar och elefanter, använder infraljud för att kommunicera över enorma avstånd – ibland hundratals kilometer. Infraljud kan också användas för att upptäcka jordbävningar och vulkanutbrott. Och för att rita kartor över saker under marken, som klippformationer. Hur är det med frekvenser som är högre än det som människan kan höra?

Ljudvågor med frekvenser över 20 000 hertz kallas ultraljud. Vissa djur, som fladdermöss, skickar ut ultraljudsvågor. Men intressant nog använder de inte ultraljudet för att kommunicera. I stället använder de ultraljud för att hitta sin nästa måltid. Fladdermöss är oftast aktiva på natten och kan inte se sitt byte så lätt.

Så istället för att förlita sig på sina ögon skickar fladdermusen ut ultraljud som färdas genom luften tills de når något föremål, till exempel ett träd som de vill undvika att flyga in i, eller smaskiga flygande insekter. Ultraljudsvågorna reflekteras från bytet ungefär som ett eko. Med hjälp av tiden det tar för ultraljudet att komma tillbaka kan fladdermusen lokalisera sitt villebråd exakt. Det här kallas ekolokalisering. Även om människor inte kan utföra ekolokalisering har forskare utvecklat instrument som kan använda ekolokalisering för att hitta föremål under vatten. De här instrumenten kallas ekolod.

Ekolod utnyttjar samma mekanism som fladdermusens ekolokalisering: de sänder ut ultraljudsvågor och använder ekot för att avgöra var ett föremål är. Den här teknologin utvecklades först under första världskriget för att upptäcka fientliga u-båtar, men används sedan dess av fiskare, arkeologer och forskare, till exempel sådana som undersöker havsbotten. Ultraljud har många användningsområden inom medicin också. Ett av de mest välkända medicinska användningsområdena är att följa fostrets utveckling under graviditeten. För att göra det används en maskin, rätt lik ett ekolod, som sänder ultraljudsvågor in i människokroppen.

Samma maskin mäter också de reflekterade vågorna inifrån kroppen och skapar en bild på skärmen. En ultraljudsskanner kan också användas för att undersöka andra organ som njurar, äggstockar och livmoder. Ultraljud kan också användas för att behandla vissa medicinska tillstånd. Till exempel så kan vibrationer av högintensivt ultraljud sikta in sig på njurstenar, och sönderdela dem på ett säkert sätt. Så vare sig det är på ett sjukhus eller en fiskebåt, kan ljud användas till mycket mer än kommunikation.

Att studera olika typer av ljud kan göra att vi hittar ännu fler användbara tillämpningar.