الصدى واستخداماته

من الظواهر الطبيعية الأولى التي استأثرت باهتمام الإنسان، وأكثر ما كان يرهف له سمعه، عندما كان يرتد إليه الصوت على هيئة الصدى، شاقا صمت وحدته المطبق العميق، في فضائه السمعي البدائي وأصبح لا يأبه بها في عالم يطغى عليه صخب الضجيج والعجيج। لكن العلماء ما زالوا يتجشمون عناء دراسة هذه الظاهرة للاستفادة منها وتوظيفها في الفضاءات السمعية المعاصرة।

• وكما أن للصوت صدى، نجد تلك الظاهرة أيضا في الأمواج الكهرومغناطيسية فهي تنعكس مثلما ينعكس الضوء على المرايا، وتـم أول تعيين دقيق لبعد القمر عن الأرض بواسطة الرادار. ثم خلفة تعيين البعد بطريقة أدق بواسطة إرسال شعاع الليزر إلى القمر وقياس زمن الشعاع المرتد।

• *ارتداد الموجات الصوتية

  الصدى، أو ردة الصدى، أو رجع الصدى؛ لغة، هو الصوت، وما يرد عليك أو يجيبك من صوت الجبل أو نحوه بمثل صوتك. قال الله تعالى: " وما كان صَلاتُهُم عندَ البَيْتِ إلا مُكاءً وتَصْدِيَةً". َوالتَّصْدِيَة: ضَرْبُكَ يَداً على يَدٍ لتُسْمِعَ ذلك إنساناً، وهو من قوله مُكاءً وتَصْدِيَة. صَدَّى: قيلَ أَصْلُه صَدَّدَ لأَنَّه يقابِلُ في التَّصْفِيقِ صَدُّ هذا صَدَّ الآخَرِ أَي وجْهاهُما وجْهُ الكَفِّ يقابِلُ وَجْهَ الكَفِّ الأُخْرَى. والصَّدَى: موضِعُ السَّمْعِ من الرَّأْسِ.

  ويقال: "أوحى من صدى"؛ و" أصم الله صداه"، و"صم صداه"، وهو دعاء بالهلاك، لأنه إذا هلك لم يجبه الصدى. وقال الشاعر:

  سأل الصدى عنه وأصغى للصدى ------ كيما يجيب فقال مثل مقاله

  وقال آخر:

  وقد تبدي لك المرآة شخصا ------ ويسمعك الصدى ما قد تنادي

  وآخر:

  ومُسْتَنْبَحٍ، يَعْوي الصَّدى لِعُوائِه، ------- تنَوَّرَ ناري فاسْتَناها وأَوْمَضـا

  والعرب تطلق على الصدى "ابنة الجبل"، ومن ذلك قولهم "صمي ابنة الجبل مهما يقل تقل" وهو مثل يضرب للامعة الذليل الذي يتبع لغيره؛ وكذلك "هو ابنة الجبل" يضرب لمن يكون مع كل أحد. كما كانوا يقولون: "بنت صفا تقول عن سماع"، وبنت صفا مثل قولهم بنت الجبل يعنون بها الصدى. كما كانوا يطلقون على الصدى "ابن الطود"، ومن ذلك قول الشاعر:

  دعوت خليدا دعوة كأنما ------ دعوت به ابن الطود أو هو أسرع

  ويعرف الصدى في عدد من اللغات اللاتينية ب "إيكو" echo، وأصلها أسطورة يونانية قديمة؛ حيث كانت إيكو هي ربة الجبال، لكنها عرفت بين الأرباب بطول لسانها ولجاجتها، فضاقوا بها ذرعا، وحكموا عليها بعقوبة من جنس إثمها، وهي أن تعجز عن النطق بما هو جديد، وأن ينحصر نطقها في شيء واحد فقط، وهو أن تردد المقطع الأخير مما تسمعه।

• انعكاس الصوت

  وينطبق قانون الانعكاس أيضا على انعكاس الصوت . ويستخدم انعكاس الصوت في تعيين أعماق البحار أو بعد الغواصات . وللانعكاس أهمية في الجيولوجيا حيث تنعكس موجات الصوت في باطن الأرض على طبقات بحسب كثافة الطبقات الأرضية وكذلك شكلها . كما يستخدم الانعكاس في تعيين مواقع وأعماق الزلازل.

  
  

  

  يعرف انعكاس الصوت بأنه ارتداد الموجات الصوتية نتيجة لاصطدامها بسطح عاكس تحت زاوية معينة طبقا لقانون الانعكاس المعروفة عن الضوء . وعندما تكون زاوية السقوط عمودية على السطح العاكس ، ترتد الموجة على نفسها (حيث تتساوى زاوية السقوط وزاوية الانعكاس) ويعرف ذلك ب صدى الصوت، وهو تكرار سماع الصوت الناشئ عن انعكاس الصوت الأصلي. ويستوجب ذلك أن تكون الفترة الزمنية بينهما على الأقل لكي تشعر الأذن البشرية بصدى الصوت .

  وبما أن سرعة الصوت في الجو عند 20 درجة مئوية يبلغ 340 متر في الثانية فإته لكي تشعر الأذن بصدى الصوت يلزم أن يكون الحائل أو الحائط بعيدا عنا على الأقل 17 متر .

  *علميا

  والصدى، علميا، هو ظاهرة مرتبطة بارتداد موجة صوتية على سطح حاجز (من الأسطح الصلبة) يسبب انعكاسها وعودتها إلى نقطة انطلاقها. وتسمع أذن الإنسان الصدى إذا كانت المدة التي تفصل بين الموجة الصوتية المباشرة وانعكاسها على سطح الحاجز تفوق 0,1 ثانية، أي على مسافة أكبر من17 متروقد تم حساب تلك المسافة من العلاقة2 ف = ع* ز.حيث ان ع =340 م/ث ’ ز =0.1 ومعروف أن سرعة الصوت تقارب 340 متر في الثانية. وإذا كانت مساحة الحاجز أكبر، أو على مسافات أطول، يمكن أن يُسمع تردد الصوت بشكل متكرر ومتوالي؛ وكذلك إذا تعددت الحواجز التي ترتطم بها الموجات يكون الصدى مضاعفا.

  وتُستغل ظاهرة الصدى في عدد من الآلات وفي عدد من المجالات، خاصة آلات السبر (السونار) والرادارات؛ حيث تمكن من تحديد مكان الحواجز، الثابتة والمتحركة، انطلاقا من الموجات الصوتية المنعكسة.

  وأكدت دراسة علمية، مؤخرا، خطأ نظرية كانت واسعة الانتشار، تفيد بأن صوت البط ليس له صدى دون معرفة السبب، وهو ما أصبح مقولة يضرب بها المثل. فقد أثبت أحد علماء السمعيات في بريطانيا، خطأ النظرية بعد أن طبق أساليب علمية. وأكد البروفيسور تريفور كوكس (وهو خبير في التحكم في صدى الصوت) أن صياح البطة يتلاشى، ويبدو أنها تصيح لوقت أطول. ونظرا لانخفاض صوت صياح البطة، ولأنها تأتي في وسط تلاشي الصدى، فيبدو وكأن صدى الصوت قد ارتدى قناعا.

  *استخدامات صدى الصوت

  يُستخدم قياس صدي الصوت في:

• اكتشاف الحقول النفطية تحت الأرض

• التنقيب عن النفط

  

  

  بئر البترول (أحمر)

  تعطينا المسوحات الزلزالية التي يقوم بها الجيولوجيون صوراً للطبقات الصخرية لعدة كيلو مترات تحت الأرض . ويحلل العلماء الجيولوجيون هذه الصور للعثور على مناطق قد تحتوي على النفط أو الغاز ، حيث تتميز ممناطق تواجدها بأشكال خاصة. فإذا بدت الصور معبرة عن احتمال وجود النفط ، فإننا تستخدم معدات الحفر لحفر بئر في الموقع المرجح تواجد النفط فيه . وبالحفر نتأكد من تواجد الفط مي الموقع تحت الأرض من عدمه .

• الكشف على الإنسان بالموجات الفوق صوتية

• الرادار

  
• 

  تعيين بعد طائرة بالرادار . يرسل جهاز الرادار نبضة موجة كهرومغناطيسية ويقيس زمن عودتها [صدى] وبمعرفة سرعة الضوء يمكن حساب المسافة.

  كما يستخدم الرادار لتحديد بعد الأجسام ، وخاصة الطائرات . وقد استخدم الرادار من قبل (وهو موجات كهرومغناطيسية) في تحديد بعد القمر بدقة عن الأرض . ثم خلفه تحديد بعد القمر بطريقة أكثر دقة باستعمال أشعة الليزر - والليزر أيضا موجة كهرومغناطيسية - وذلك بقياس شعاع الليزر المنعكس عليه إلى الأرض.

• صيد الأسماك وتعيين تجمعات السمك