איכון קול
08/11/2017
כיצד ניתן לאתר מקור ירי על פי רעש הירייה בלבד? שאלה זו רלוונטית לא רק לשדה הקרב, אלא יתכן שגם עבור סביבתכם הקרובה.
נדמיין כי אתם יושבים בביתכם ומשוחחים בטלפון, כשלפתע נשמע קול נפץ עז של ירייה. ידידכם, שהיה בצידו השני של קו הטלפון, מספר ששמע את הירייה כשלוש שניות אחריכם. האם תוכלו להשתמש במידע זה כדי לסמן במפה את מיקום הירי?
כפי שנסביר מיד, התשובה היא לא.
מהירות הקול היא בערך 330 מטר לשנייה, ומכאן תוכלו להסיק שאתם קרובים למקור הירי בכקילומטר אחד (330*3) יותר משותפכם לשיחה. למי שלא למד או לא זוכר גאומטריה אנליטית, המיקום הגיאומטרי של כל הנקודות שהפרש מרחקיהן משתי נקודות נתונות הוא מספר קבוע, נמצא על עקומה הנקראת היפרבולה [1]. בדוגמה שלנו, מיקומכם ומיקום חבריכם הן שתי הנקודות ואם תציירו על מפה את ההיפרבולה המתאימה להן, מיקום הירי ימצא בנקודה כלשהי על ההיפרבולה הזו. כדי למצוא את הנקודה בדיוק, תזדקקו למידע נוסף.
נניח שחבר נוסף היה על קו הטלפון, והוא מבשר לכם שהוא שמע את קול הנפץ מביתו שתי שניות אחריכם. בעזרת המידע הזה תוכלו לצייר על המפה היפרבולה נוספת. נקודת המפגש בין שתי ההיפרבולות תהיה מקור הירי. כמעט בכל המקרים הפרבולות יפגשו בשתי נקודות, אולם בדרך כלל רק אחת מהן תהיה במיקום הגיוני.. כיוון שאתם כנראה לא מצטיינים בציורי היפרבולות, ניתן להיעזר במחשב כדי לחשב בקירוב את הקואורדינטות המבוקשות (ניתן לפנות למתמטיקאים בדף שלנו לעזרה במקרי חירום).
סיפור זה קשור באופן ישיר לאחד הנושאים המרתקים בהיסטוריה הצבאית, בו הפיזיקה, המתמטיקה, הטכנולוגיה והאסטרטגיה הצבאית חברו יחד. נושא זה קרוי "איכון בעזרת קול" [2] (Sound Ranging).
הטכנולוגיה פותחה כבר במלחמת העולם הראשונה בעקבות צורך לאתר את מיקום סוללת התותחים של האויב לפי רעש הירי. הטכנולוגיה הייתה מורכבת לזמנה. הבריטים, שהיו זקוקים למומחה, פנו ב-1915 לפיזיקאי ויליאם לורנס בראג. בראג, שהיה עסוק עם אביו בפענוח מבנה גבישים באמצעות קרני רנטגן (שניהם קיבלו באותה שנה פרס נובל על עבודתם, ו"חוק בראג" [3] [4] בפיזיקה קרוי על שמו), "גויס למילואים" ועבד יחד עם צוותו על פיתוח ושיכלול השיטה תוך בניית מיקרופונים מתאימים.
ב-8 באוגוסט 1918,בעת קרב אמיין, השתמשו הבריטים בשיטה שפיתח בראג וקצרו הצלחה גדולה. הם תקפו את הגרמנים בתנאי ערפל, בהם לא ניתן היה לערוך סיורים אוויריים, והשמידו את סוללות התותחים שלהם. בראג זכה לכבוד על הישגיו הצבאיים וצורף למסדר האימפריה הבריטית.
טכנולוגית איכון קול נמצאת בשימוש גם כיום, בצבא ובמשטרה, כתוספת לאמצעי איכון מתקדמים יותר. אחד השימושים הנפוצים בה הוא איכון ירי צלפים [5].
טכנולוגיית איכון הקול השתפרה פלאים בשנים שחלפו מאז המצאתה, אולם מבוססת על אותם עקרונות מתמטיים בסיסיים שתוארו כאן, ושימשו בגרסאות הראשונות שלה.
דוקטור לפיזיקה, בוגר הטכניון בחיפה. התמחה בפיזיקה של חלקיקים יסודיים, פיזיקה של מצב מוצק ואופטיקה. כיום, עוסק בעיבוד תמונה, עיבוד אותות ובלמידת מכונה. לשעבר המנהל המקצועי של עמותת "מדע גדול, בקטנה".
