చంద్రుడిపై ఉరుము శబ్దం వినగలమా?

చంద్రుడిపై ఉరుము శబ్దం వినగలమా?

సీహెచ్ మోహన్
 సీనియర్ ఫ్యాకల్టీ,
 ఆర్.సి.రెడ్డి స్టడీ సర్కిల్,
 హైదరాబాద్. ఫిజిక్స్ - ధ్వని
 
 ధ్వని ఒక శక్తి స్వరూపం. ఇది కంపిస్తున్న కణాల్లో జనించి, తరంగాల రూపంలో అన్ని   దిశల్లో ప్రయాణిస్తుంది. ఈ ధ్వని తరంగాలు చెవిలోని కర్ణభేరిని కనీసం 1/10 వ సెకన్ కాలంపాటు తాకినట్లయితే మనకు వినికిడి జ్ఞానం కలుగుతుంది. కంపించడానికి అనువుగా ఉన్న కణాలతో కూడిన పదార్థాల్లోనే ధ్వని జనిస్తుంది, ఒక బిందువు నుంచి మరో బిందువుకు ప్రయాణిస్తుంది.
 ఉదా: అల్యూమినియం, ఇనుము, రాగి, ఉక్కు, ఇత్తడి, కంచు.కంపించడానికి వీలులేని కణాలున్న పదార్థాల్లో ధ్వని జనించదు, ప్రయాణించలేదు.
ఉదా: శుద్ధమైన ప్లాస్టిక్, రబ్బర్, వరిపొట్టు, రంపపు పొట్టు, దుస్తులు, కాటన్, థర్మాకోల్. ఇలాంటి పదార్థాలను ’ౌఠఛీ ్కటౌౌజ’ భవనాల నిర్మాణంలో ఉపయోగిస్తారు.
 యానకం: కణాలను కలిగి ఉన్న ఏ పదార్థాన్నైనా ‘యానకం’ అంటారు. ఇది ఘన, ద్రవ, వాయు స్థితుల్లో ఉంటుంది.
 శూన్యం: ఎలాంటి యానకం లేని ప్రదేశాన్ని ‘శూన్యం’ అంటారు. భూ వాతా వరణానికి వెలుపల ఉన్న ప్రదేశాన్ని ‘విశ్వాంతరాళం’ అంటారు. ఇక్కడ ఎలాంటి యానకం ఉండదు.
     
 ద్వని తరంగాలు ఒక బిందువు నుంచి మరో బిందువుకు ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరం. కాబట్టి ఎలాంటి యానకం లేని ప్రదేశంలో ధ్వని వేగం శూన్యం. దీన్ని రాబర్‌‌ట బాయిల్ (రసాయన శాస్త్ర పితామహుడు) ప్రయోగాత్మకంగా నిరూపించాడు. చంద్రునిపై ఎలాంటి వాతావరణం లేనందువల్ల అక్కడ ధ్వని వేగం శూన్యం.
     
 చంద్రునిపై తుపాకీ పేల్చినా, అణు బాంబును విస్ఫోటనం చెందించినా వెలువడే ధ్వనులను వినలేము.  చంద్రునిపై వాతావరణం లేనప్పటికీ మేఘాలు ఉన్నాయని భావిస్తే.. అవి పరస్పరం ఢీకొన్నప్పుడు మెరుపును (కాంతి) మాత్రమే చూడగలం. కానీ ఉరుము ధ్వని వినలేం.
 
  చంద్రుడి శాస్త్రీయనామం. అందువల్ల చంద్రుడి గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని ‘Selenology" అంటారు

1969 జూలై 20న  అపోలో-11 అనే అంతరిక్షనౌక సాయంతో అమెరికా వ్యోమగాములు నీల్ ఆర్‌‌మస్ట్రాంగ్, ఎడ్విన్ ఆల్‌రిన్ చంద్రుడిపై కాలుమోపారు. చంద్రుడిపై ఈ వ్యోమగాములు దిగిన ప్రాంతానికి ‘శాంతి సముద్రం’ అని పేరు పెట్టారు.
 శ్రవ్య అవధి: ఆరోగ్యవంతుడైన మానవుడు 20ఏ్డ20,000ఏ్డ అవధిలోని ధ్వని తరంగాలను మాత్రమే వినగలుగుతాడు. ఈ అవధిని ‘శ్రవ్య అవధి’ అని,  ఈ తరంగాలను ‘శ్రవ్య తరంగాలు’ అని అంటారు.
 
 పరశ్రావ్యాలు: శ్రవ్య అవధిలో 20ఏ్డ కంటే ముందున్న తరంగాలను ‘పరశ్రావ్యాలు’ అంటారు. వీటిని పాము, తిమింగలాలు వినగలుగుతాయి.
 
 పరశ్రావ్యాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి  అధిక శక్తి ఉన్న వస్తువులు అవసరం. పరశ్రావ్యాలు కొన్ని సందర్భాల్లోనే ఉత్పత్తి అవుతాయి. వాటిలో ముఖ్యమైనవి.
 1.    భూమి కంపించినప్పుడు
 2.    అణుబాంబు విస్ఫోటనం చెందినప్పుడు
 3.    అధిక తీవ్రతతో ఉరిమినప్పుడు
 4.    భారీ వాహనం అధిక బరువును మోసుకు వెళుతున్నప్పుడు
 అతిధ్వనులు: శ్రవ్య అవధిలో 20ఏ్డ తర్వాత ఉన్న తరంగాలను ‘అతిధ్వనులు’అం టారు. వీటిని 50,000ఏ్డ వరకు కుక్క; 1,00,000ఏ్డ వరకు గబ్బిలం, తాబేలు, డాల్ఫిన్లు వినగలుగుతాయి. గబ్బిలం అతి ధ్వనులను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా రాత్రుల్లో సంచరిస్తుంది. ప్రయోగశాలల్లో అతిధ్వనులను ‘ఫిజో’ విద్యుత్ ఫలితం పద్ధతిలో ఉత్పత్తి చేస్తారు.
 
 అతిధ్వనుల ఉపయోగాలు
 - పాలు, నీటిలోని హానికర బ్యాక్టీరియాను నిర్మూలించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
 - సముద్రాల లోతు తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగించే ‘ైూఅఖ‘ (ౌఠఛీ ూ్చఠిజీజ్చ్టజీౌ ్చఛీ ఖ్చజజీజ) పరికరంలో ఉపయోగిస్తారు. ‘సోనార్’ను ‘ూజీౌ్ఠ‘ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నారు.
 - తీగలను అతికించే పద్ధతిని ‘ౌఛ్ఛీటజీజ‘ అంటారు. ఈ విధానంలో అతిధ్వనులను ఉపయోగిస్తారు. ౌఛ్ఛీటజీజ పదార్థంలో లెడ్ (సీసం), టిన్  మూలకాలుంటాయి.
 - శరీర అంతర్భాగాలను స్కానింగ్ చేయడానికి అతిధ్వనులు ఉపయోగిస్తారు. ఈ పద్ధతిని ‘ఆల్ట్రా సోనోగ్రఫీ’ అంటారు.
 - దోమలను పారద్రోలడం
 - చేపలను ఆకర్షించడం
 - విరిగిన దంతాలను సులభంగా తొలగించడం, కీళ్ల నొప్పులను నివారించడానికి
 - లోహ పలకలు, పైపులు, బాయిలర్లలోని  రంధ్రాల స్థానాన్ని గుర్తించడానికి అతి ధ్వనులను ఉపయోగిస్తారు.  వద్ద ఉన్న నీటి ఉపరితలం ఎలాంటి కదలికలు లేకుండా నిశ్చలస్థితిలో ఉంటుంది. ఈ నీటిలోకి అతిధ్వనులను పంపించినప్పుడు 100నిఇ వద్ద మరుగుతున్న స్థితిని పొందుతుంది.
 
 తరంగం: తరంగం అంటే శక్తిని ఒక బిందువు నుంచి మరో బిందువుకు మోసుకు వెళ్లేది అని అర్థం.
 
 కంపన పరిమితి: కంపిస్తున్న కణం తన మధ్యబిందువు నుంచి పొందిన గరిష్ఠ స్థాన భ్రంశాన్ని ‘కంపన పరిమితి’ అంటారు. దీన్ని మిల్లీమీటర్లు/ సెంటీమీటర్లు/ మీటర్లలో తెలియజేస్తారు.
 తరంగ దైర్ఘ్యం: ఒక అనుైదైర్ఘ్య తరంగంలో ఒకే దశలో ఉన్న ఏవైనా రెండు వరుస సంపీడ్యనాలు లేదా విరళీకరణాల మధ్య దూరాన్ని ‘తరంగదైర్ఘ్యం’ అంటారు.
 ప్రమాణాలు: మిల్లీమీటర్లు, సెంటీమీటర్లు, మీటర్లు. తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగించే అతిచిన్న ప్రమాణం ఆంగ్ స్ట్రామ్. 1 అని = 1010 ఝ.
 ఆవర్తనకాలం: కంపిస్తున్న  కణం ఒక కంపనాన్ని పూర్తి చేయడానికి పట్టే సమయాన్ని ‘ఆవర్తనకాలం’ అంటారు.
 ప్రమాణాలు: సెకన్‌లు, నిమిషాలు, గంటలు, రోజులు, సంవత్సరాలు.
 పౌనఃపున్యం: కంపిస్తున్న కణం ఒక సెకన్ కాలంలో చేసే కంపనాల సంఖ్యను ‘పౌనఃపున్యం’ అంటారు.
 
 ప్రమాణాలు: 1. (ప్రస్తుతం ఈ ప్రమాణం వాడుకలో లేదు)
     2. - ఇది అంతర్జాతీయ ప్రమాణం.
 
 తరంగాల రకాలు:
 స్వభావం రీత్యా తరంగాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
 1.    యాంత్రిక తరంగాలు: ఈ తరంగాలు ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరం. ఎలాంటి యానకం లేని ప్రదేశంలో ఈ తరంగాలు ప్రయాణించలేవు.
ఉదా: ధ్వని తరంగాలు
 2.    విద్యుత్ అయస్కాంత తరంగాలు: ఈ తరంగాలు ప్రయాణించడానికి యానకం అవసరం లేదు. ఇవి ఏదైనా యానకంలోనూ, శూన్యంలోనూ  ప్రయాణించగలుగుతాయి.
     ఉదా: కాంతి తరంగాలు, పరారుణ కిరణాలు, అతినీలలోహిత కిరణాలు, లేజర్ కిరణాలు, రేడియో తరంగాలు, మైక్రో తరంగాలు, ఎక్స్-కిరణాలు.
     ఈ తరంగాల వేగం గాలిలో, శూన్యంలో కాంతి వేగానికి (ఇ= 3ణ108 ఝ/ట)  సమానంగా ఉంటుంది.  
     
     {పయాణించే విధానం ఆధారంగా తరంగాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
 1.    అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు: ఈ తరంగాలు ఎల్లప్పుడూ సంపీడ్యనాలు, విరళీకరణాల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి.
     అనుదైర్ఘ్య తరంగం ప్రయాణించేటప్పుడు కంపిస్తున్న వాయు కిరణాల సాంద్రత గరిష్ఠంగా ఉన్న బిందువును సంపీడ్యం అని, కనిష్ఠంగా ఉన్న బిందువును విరళీకరణం అని అంటారు.
     ఉదా: గాలిలో ధ్వని తరంగాలు ఎల్లప్పుడూ అనుదైర్ఘ్య తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి.
 2. తిర్యక్ తరంగాలు: ఈ తరంగాలు ఎల్లప్పుడూ శృంగాలు, ద్రోణుల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి. తిర్యక్ తరంగం ప్రయాణించేటప్పుడు శక్తి గరిష్ఠంగా ఉన్న బిందువును ‘శృంగం’ అని, కనిష్ఠంగా ఉన్న బిందువును ‘ద్రోణి’ అని అంటారు.
     ఉదా: 1) ఘన, ద్రవ పదార్థాల్లో ధ్వని ఎల్లప్పుడూ తిర్యక్ తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది.     2) కాంతి అన్ని పారదర్శక పదార్థాల   (వజ్రం, గాజు, నీరు, గాలి) ద్వారా తిర్యక్ తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది.
 
 ద్వని తరంగాలు, కాంతి తరంగాలు ఒక యానకం నుంచి మరో యానకంలోకి ప్రయాణించేటప్పుడు వాటి కంపన పరిమితి, తరంగ దైర్ఘ్యం, వేగం, తీవ్రత మారుతాయి. కానీ పౌనఃపున్యం స్థిరంగా ఉంటుంది.
 పురోగామి తరంగం: ఒక తరంగం జనించిన బిందువు నుంచి అనంత దూరాన్ని ప్రయాణిస్తే, దాన్ని పురోగామి తరంగం అంటారు. వీటి కంపన పరిమితి అన్ని బిందువుల వద్ద సమానంగా ఉంటుంది.
 అవరుద్ధ తరంగాలు: ఈ తరంగాల కంపన పరిమితి కాలంతోపాటు క్షీణించి, కొంతదూరం ప్రయాణించిన తర్వాత తగ్గుతుంది.
 
 ఉదా: ఒక బిందువు వద్ద జనించిన తరంగాలు ముందుకు ప్రయాణించేటప్పుడు వాటి కంపన పరిమితి క్రమంగా తగ్గిపోయి, కొంత దూరం తర్వాత క్షీణిస్తాయి.
 స్థిర/ స్థావర తరంగాలు: సమాన కంపన పరిమితి, తరంగ దైర్ఘ్యం, పౌనఃపున్యం కలిగి ఉన్న రెండు అనుదైర్ఘ్య లేదా తిర్యక్ తరంగాలు ఒకదానికి మరొకటి వ్యతిరేక దిశలో ప్రయాణించేటప్పుడు అధ్యారోహణం చెందుతాయి. ఈవిధంగా ఏర్పడిన తరంగాలను స్థిరతరంగాలు  అంటారు. స్థిర తరంగాలు శక్తిని ఒక బిందువు నుంచి మరో బిందువుకు మోసుకువెళ్లవు.
 ఉదా: ఒకవైపు మూసి ఉంచి, మరో వైపు తెరచి ఉన్న గొట్టంలో స్థిర తరంగాలు ఏర్పడతాయి.
 అనునాదం: సమాన సహజ పౌనఃపున్యాలున్న రెండు వస్తువుల్లో మొదటి వస్తువును కంపింపజేసినప్పుడు దాని ప్రభావం వల్ల రెండో వస్తువు గరిష్ఠ ధ్వని తీవ్రతతో కంపిస్తుంది. ఈ ధర్మాన్ని ‘అనునాదం’  అంటారు. అనునాదం జరగడానికి రెండు వస్తువుల సహజ పౌనఃపున్యాలు సమానంగా ఉండాలి.
 
 అనునాదం అనువర్తనాలు
 వంతెనలను సమీపించినప్పుడు సైనికులు  కవాతును ఆపేస్తారు. ఎందుకంటే అనునాదం వల్ల  వంతెన కూలిపోయే ప్రమాదం ఉంటుంది. ఒకవేళ బ్రిడ్జి కింద నుంచి నీరు ప్రవహిస్తే దాని పౌనఃపున్యం మారడం వల్ల అనునాదం జరుగదు. అందువల్ల  ఆ బ్రిడ్జి కూలిపోయే ప్రమాదం ఉండదు.
 
 ఈల, పిల్లనగ్రోవి, రేడియో అనునాదం  ధర్మం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి. ఒక వాహనం (కారు, బస్సు మొదలైనవి) నియమిత వేగాన్ని అధిగమించిన తర్వాత దాని ఇంజిన్ నుంచి వెలువడే శబ్ద పౌనఃపున్యం, కంపించే ఆ వాహనం విడిభాగాల పౌనఃపున్యానికి సమానమైనప్పుడు అనునాదం వల్ల ప్రత్యేకమైన ధ్వని వినిపిస్తుంది. దీన్ని ఖ్చ్టజీజ ౌజ ్టజ్ఛి టౌఠఛీ అంటారు.
 
 ఒక గాజుపలక పౌనఃపున్యానికి సమానమైన పౌనఃపున్యం ఉన్న ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేసినప్పుడు అనునాదం వల్ల ఆ గాజు పలక పగిలిపోతుంది. శృతిదండం ఎల్లప్పుడూ ఒక స్థిరమైన పౌనఃపున్యంతో కంపిస్తుంది. దీన్ని ఇన్వార్‌స్టీల్ అనే లోహ మిశ్రమంతో తయారు చేస్తారు. ఈ పదార్థం సంకోచ, వ్యాకోచాలు పరిగణనలోకి తీసుకోలేనంత తక్కువగా ఉంటాయి.
 
 ప్రతిధ్వని: ధ్వని తరంగాలు ప్రయాణించే మార్గంలో ఎదురుగా ఉన్న అవరోధం  తలాలను తాకి, పరావర్తనం చెంది, మనల్ని చేరడాన్ని ‘ప్రతిధ్వని’ అంటారు.
 ప్రతిధ్వనిని వినడానికి కింది షరతులు పాటించాలి.
 - మొదటిసారి వినిపించే ధ్వనికి, ప్రతిధ్వనికి మధ్య కనీసం 1/10వ సెకన్, అంతకంటే  ఎక్కువ వ్యవధి ఉండాలి.
 - ధ్వని జనక స్థానం, పరావర్తన తలాల మధ్య కనీస దూరం 16.5 మీటర్లు ఉండాలి.
     పతిధ్వనికి సమీకరణం
 
             
     v ® ధ్వనివేగం
     d ® ధ్వని తరంగాలు ప్రయాణించిన మొత్తం దూరం.  t=కాలం
     కానీ  v = 330 m/s, t = 1/10  d = 16.5m
 అనువర్తనాలు
 - లోతైన బావులు, లోయలు, గనుల లోతును లెక్కించడంలో
 - సముద్రాల లోతును కనుగొనడానికి ఉపయోగించే ౌ్చట పరికరం పనిచేయడంలో ధ్వని పరావర్తనం ధర్మం ఇమిడి ఉంటుంది.
 - రెండు ఎత్తై భవనాలు, పర్వతాల మధ్య దూరాన్ని కచ్చితంగా లెక్కించేందుకు ఈ ధర్మాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 
 - వైద్యులు ఉపయోగించే స్టెతస్కోప్ ధ్వని పరావర్తనం (బహుళ పరావర్తనం) సూత్రం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. ఈ సాధనాన్ని Lenneck శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.
 
 - గోల్కొండకోట ప్రధాన ద్వారం వద్ద చేసే  ధ్వని బహుళ పరావర్తనం చెంది ఆ కోటపై ఏడుసార్లు వినిపిస్తుంది.