Se você fosse inserir uma extremidade de um tubo em um mar enorme e colocar uma orelha para o outro, você definitivamente ficaria como um buraco. No entanto, você também ouviu o gargalo dos navios e o canto de vários animais distantes nas vastas profundezas do oceano. Leonardo Da Vinci foi a primeira pessoa a realizar este engenhoso experimento (sem o medo de ser julgado) e descobriu esse fenômeno caprichoso. Ele implementou com sucesso o que chamamos SONAR.
SOM Navegação E variando
O SONAR é uma técnica que usa ondas de som para mapear ou localizar objetos no ambiente circundante. A técnica não é algo extravagante que os seres humanos tenham desenvolvido nos últimos anos; tem sido usado por animais como batedores e baleias por milhões de anos.
Um morcego voando enquanto o sol se põe. (Crédito da foto: satit_srihin / Shutterstock)
A premissa é bastante simples: primeiro, emite um conjunto de ondas sonoras na direção de um objeto. Enquanto algumas ondas vão saltar, as ondas restantes serão refletidas na direção do emissor. Com o conhecimento da velocidade do som e do tempo que passou antes da recuperação da onda, um receptor hábil pode calcular a distância do objeto do emissor.
Enquanto o Sonar pode ser implementado ao ar livre, é conhecido por ser mais eficaz na água. Isso ocorre porque as ondas sonoras tendem a percorrer distâncias mais longas na água. Devido à gama notável de Sonar, as baleias podem discernir a forma e o movimento de objetos do tamanho das bolas de ping-pong de 50 pés de distância. Eles são conhecidos por confiar no Sonar ainda mais do que a visão para forragear e rastrear seus parentes.
Um pedaço de baleias. (Créditos fotográficos: Catmando / Shutterstock)
SONAR Ativo e Passivo
Eventualmente, os seres humanos desenvolveram máquinas Sonar com uma gama e resolução exponencialmente superiores. O mais simples deles compreende o sistema combinatório de nossa caixa de voz e ouvidos. É o Sonar que implementamos nas montanhas e nos cânions quando gritamos no topo de nossos pulmões e, eventualmente, ouvimos o eco. No entanto, o Sonar LFA desenvolvido pelos militares emite ondas sonoras que viajam milhares de quilômetros. A sua varredura nos permite cobrir quase 80% dos oceanos da Terra ao emitir ondas de som a partir de apenas quatro pontos de vantagem!
Apesar da velocidade tremendamente superior da RADAR e da Light, é o Sonar usado pela NOAA para desenvolver gráficos náuticos, executar o mapeamento do fundo do mar, localizar naufrágios e prever riscos subaquáticos. De fato, a patente de Sonar foi sancionada depois de testemunhar os eventos que levaram à trágica destruição do Titanic. Seu principal objetivo era identificar objetos que espreitam sob a superfície do oceano para evitar colisões subaquáticas.
Uma representação de como os navios usam o SONAR para mapear mares.
Posteriormente, a primeira Guerra Mundial trouxe grandes avanços que abriram o caminho para vigilância subaquática e submarinos de guerra. A vigilância subaquática implementa o que é conhecido como Sonar passivo – uma técnica que não exige seu próprio transmissor, pois implica ouvir ondas sonoras emitidas por outros transmissores. Isso significa ouvir os sons feitos por baleias e navios inimigos. A ferramenta simplesmente detecta as ondas sonoras que viajam para ele. As máquinas, no entanto, não podem determinar os locais desses transmissores sem a ajuda de outros dispositivos de audição passiva. Eles trabalham em conjunto para triangular a localização de um transmissor, furtivamente, sem sentir a presença deles.
Os submarinos transmitem ondas de som e detectam objetos em sua vizinhança medindo o tempo decorrido entre a recepção do eco.
Por outro lado, os submarinos de guerra implementam o Sonar ativo – uma técnica que utiliza um receptor e um transmissor. Esta é a técnica que mais facilmente associamos ao Sonar. Os submarinos transmitem ondas de som e detectam objetos em sua vizinhança medindo o tempo decorrido antes de receberem o eco. Além de apenas detectar a presença de um objeto, o aumento gradual de ferramentas sofisticadas e superiores também nos permitiu identificar a forma, tamanho e orientação em detalhes requintados.
Compromisso entre resolução e atenuação
Os transmissores são principalmente materiais piezoelétricos, materiais que balançam e distorcem quando submetidos a uma corrente elétrica. A produção de som a partir dessas distorções é análoga à vibração de um diafragma em seu falante. Por outro lado, os materiais piezoelétricos produzem uma corrente elétrica quando submetidos a distorção, uma propriedade que nos convenceu a empregá-los simultaneamente como receptores.
No entanto, como as ondas refletidas são ondas espalhadas por um objeto, pode-se razoavelmente concluir que sua intensidade diminui em comparação com as ondas sonoras originais e incidentes. A baixa intensidade das ondas recebidas torna as imagens turvas ou não adequadamente brilhantes. A qualidade de uma imagem, portanto, depende não só das capacidades da máquina, mas também dos aspectos do objeto e do terreno em que o mecanismo é implementado.
Por exemplo, objetos cobertos com superfícies mais escarpadas ou irregulares absorvem mais ondas sonoras do que objetos cobertos com superfícies regulares ou lisas. A propagação de ondas de som também pode ser afetada pela temperatura da água e pelas impurezas que ela promove. A resolução e o alcance, por outro lado, são características intimamente ligadas à freqüência das ondas sonoras.
O som viaja distâncias mais longas na água do que as ondas de luz ou de rádio. (Foto: Seaphotoart / Shutterstock)
As ondas sonoras de baixa freqüência, menores de 20kHz, geram pouca resolução, mas possuem gamas mais altas, pois são altamente improváveis de serem atenuados por obstáculos entre eles. Pelo contrário, as ondas sonoras de alta frequência, com frequência superior a 100kHz, geram uma resolução fenomenal, mas são propensas a uma intensa atenuação. Emerge um compromisso, de modo que a freqüência ideal deve ser cuidadosamente selecionada em proporção ao tamanho dos detalhes desejados.
O Sonar não é usado exclusivamente para vigilância ou por submarinos de guerra; Também é usado por médicos para detectar cistos e células cancerosas, um processo que é conhecido como ultra-sonografia. Os médicos infiltram seus pacientes com ondas sonoras que se espalham e ricochem dentro do corpo, permitindo que eles detectem músculos e órgãos em detalhes muito maiores do que os raios-X permitiriam.
No final do Cavaleiro das Trevas , o Batman, em desespero, aplicou o conceito Sonar da Fox a cada smartphone em Gotham para determinar a localização do Joker.
Os dispositivos de sonar também são anexados aos fins das redes de pesca, permitindo que os pescadores obtenham uma estimativa aproximada do peixe capturado na rede. Mesmo o Batman não conseguiu resistir ao uso do Sonar, embora de forma não ética, para pegar o Joker evasivo. Apesar da implementação irreal ou exagerada da cena do Sonar , percebemos quão substancial a tecnologia é.
