ஒலி அலைகள் - உலகப் புகழ்பெற்ற அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகள்

ஒலி அலைகள்             நம்மைச் சுற்றிலும் காற்று இல்லாவிடில், எவ்வளவு உரத்த ஒலியானாலும் நம்மால் அதனைக் கேட்க இயலாது. நீர்வாழ் உயிரினங்களின் காதுகள் தண்ணீர் அலைகளின் ஊடே வரும் ஒலியைக் கேட்கும் வண்ணம் அமைந்துள்ளன. ஆனால் மனிதர்களின் செவிப்பறைகள் காற்று அல்லது வாயுக்களின் ஊடே வரும் ஒலியை மட்டுமே கேட்கும் வண்ணம் அமைந்து உள்ளவை. எனவே நம்மைச் சுற்றிக் காற்றோ, புகையோ இல்லாத நிலையில் நம் காதுகளுக்கு  ஒலியைக் கேட்கும் ஆற்றல் கிடையாது.            நாம் சாதாரணமாகக் கேட்கும் ஒலி நம்மைச் சுற்றியுள்ள காற்று, புகை ஆகியவை ஊடே பயணம் செய்து வரும் ஒலி அலைகளால் உண்டாகின்றவை. இந்த ஒலி அலைகள் ஒரு பொருளின் அதிர்வினால் உண்டாகின்றவை. இந்த அடிப்படை உண்மைகள் புரிந்து கொள்ளப்பட்டு விட்டால் ஒலியின் உண்மைகள் பற்றியும், அதன் புதிர்கள் பற்றியும் தெளிவாக அறிந்துகொள்ள இயலும்.           ஒரு பொருளின் ஒவ்வொரு அதிர்வும் காற்றின் ஒலி அலைகளை உருவாக்குமா, அவற்றை நாம் ஒலியாகக் கேட்க இயலுமா? இவ்வினாவின் முதற் பகுதிக்கு 'ஆம்' எனவும், இரண்டாம் பகுதிக்கு 'இல்லை' எனவும் விடையளிக்க வேண்டும். நாம் ஒலியைக் கேட்பதற்கு, ஒரு பொருளால் உண்டாக்கப்படும் அதிர்வுகளும், அவ்வதிர்வுகளால் காற்றில் உண்டாகும் ஒலி அலைகளும் குறைந்த அளவு நொடிக்கு 16 அதிர்வுகளை, அதாவது அதிர்வெண்ணைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். இதற்கும் குறைவாக அதிர்வெண் இருப்பின், அந்த ஒலியைக் கேட்க இயலாது,இதனால் ஒலி அலைகளது அதிர்வெண்களின் எல்லை 0 இலிருந்து எல்லையற்ற முடிவிலி ( infinity) ஆக இருக்க முடியும் என நினைக்கக் கூடாது. உண்மையில் அதிர்வுகளின் ஒரு வரம்பிலும் அதற்கு மேற்பட்ட நிலையிலும் ஒலி நமக்குக் கேட்கும் ; மற்றொரு வரம்பில் காற்றில் அதிர்வுகள் தாமே உருவாக இயலாத நிலை.இந்த வரம்பு "கேட்கும் வரம்பு ( hearing limit)" என அறிவியல் மொழியில் கூறப்படும். இவ்வரம்பு எல்லையின் முடிவு நொடிக்கு 20,000 அதிர்வுகளாகும்.            அதாவது இதற்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண் நிலையில் நம்மால் ஒலியைக் கேட்க இயலாது.எனவே கேட்கும் திறனின் எல்லை நொடிக்கு 16 அதிர்வுகளிலிருந்து 20,000 அதிர்வுகள் ஆகும்; இவை முறையே தாழ் ஒலி (infrasonic ), மிகை ஒலி (ultra-sonic) என அழைக்கப்படுகின்றன.            ஒலி விரைவு பற்றி முதன்முதலாக ஆர்வம் காட்டியவர், பிரிட்டனைச் சேர்ந்த சர் ஐசக் நியூட்டன் ஆவார். அவர் தமது முதல் ஆய்வை 1686இல் மேற்கொண்டார். மின்னலின் ஒளிக்கீற்றும், இடியின் ஒலியும் தோன்றுவதற்கான கால அளவிலுள்ள வேற்றுமையைக் கணக்கிடும் அளவீடாக அமைந்திருந்த ஆய்வு அது. ஒளி, ஒலி வேகங்களின் வேக வேறுபாட்டைக் கணக்கிட நீண்ட தூரச் செயல்பாட்டிற்குரிய பீரங்கி ஒன்றை அவர் பயன்படுத்தினார். அவர் தமது கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்தி இரண்டு நேரங்களைக் குறித்துக் கொண்டார் ; முதலாவது பீரங்கி வெடிப்பதும் அதன் ஒளி தோன்றுவதுமான நேரம்; அடுத்தது பீரங்கி எழுப்பும் வெடிப்பொலி கேட்கும் நேரம்.               இரு நேரங்களுக்கு இடையேயான நேர வேறுபாடு, பீரங்கிக்கும் அவர் நின்றிருக்கும் இடத்திற்கும் இடையேயுள்ள தூரம் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் ஒரு நொடிக்கு ஒலி பயணம் செய்யும் தூரம் அதாவது ஒலியின் வேகம் எவ்வளவு என்பதைக் கண்டறிந்தார்.நியூட்டனுக்குப் பின்னர் சுமார் 130 ஆண்டுகள் கழித்து, காற்றின் வெப்பநிலை பற்றி, பிரெஞ்சுக் கணிதவியல் அறிஞர் லாப்லாஸ் என்பவர் கண்டறிந்தார். ஒலியின் வேகத்தில் வெப்பநிலைக்கு முக்கிய பங்கிருப்பதாகத் தமது ஆய்வுகள் வாயிலாக அவர் வெளிப்படுத்தினார். குளிர்ந்த காற்றை விட வெப்பக் காற்றில் ஒலி விரைந்து செல்வதாக அவர் கூறினார். காற்றில், கடல் மட்டத்தில், 0o செ.கி. வெப்ப அளவில் ஒலியின் இயல்பான வேகம் (நொடிக்கு 1088 அடி அல்லது மணிக்கு 744 மைல் என்று) இன்று கண்டறியப்பட்டு உள்ளது.ஒலி அலைகள் எவ்வளவு தூரம் பயணம் செய்யக்கூடியவை? இவ்வினா மிகவும் ஆர்வமூட்டும் ஒன்றாகும். ஒலி பல ஆயிரம் மைல் தூரத்திற்குச் செல்லக்கூடியது என்பது வரலாற்று நிகழ்வுகள் மூலம் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்தோனேசிய நாட்டில் கிரகடோ தீவுப் பகுதியில் 1883ம் ஆண்டு நிகழ்ந்த ஒரு எரிமலை வெடிப்பின் ஒலி உலகின் மூன்றின் ஒரு பகுதிக்குக் கேட்டதாம்.          காற்றின் ஊடே பயணம் செய்யும் போது ஒலி அலைகள் அளவிலும், வடிவத்திலும் ஒளி அலைகளையே ஒத்துள்ளன. கடினமான மலை போன்ற பகுதியை நோக்கிச் செல்லும் ஒலி அலைகள் அதைத் தாக்கி மேற்கொண்டு செல்ல இயலாமல் மீண்டும் தோன்றிய பகுதிக்கே வரும். இந்த எதிர்ச் செயற்பாடுதான் 'எதிரொலி' என அழைக்கப்படுகிறது.