Б.Н.СУСЛОВ
Звукислух
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
ВЫПУСК 15
Б. Н. СУСЛОВ
ЗВУК И СЛУХ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ
Проф. Б. Б. КУДРЯВЦЕВА
ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1950 ЛЕНИНГРАД
16-2-1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ............................................. 3
I. Рождение звука................................... 4
1.	Движение особого рода........................... 4
2.	Высота звука................................... 7
3.	Звуковые волны................................. 9
4.	Проводники звука.....................*.........12
II.	Звуки организованные и неорганизованные..........14
1.	Шум..............................................14
2.	Музыка ....................................... 16
3.	Привычные звуки................................19
III.	Как слышит ухо.................................21
1.	Устройство уха..................................21
2.	Арифметика звуков..............................24
3.	Сколько звуков слышит	человек?.................26
4.	Могут ли слышать	глухие?.......................27
IV.	Распространение звука...........................29
1.	Скорость звука..................................29
2.	Когда слышно вдали и	не	слышно вблизи......33
3.	Когда шепчут стены..............................36
4.	Невидимые преграды.............................39
5.	Слепые разведчики..............................40
6.	Неслышимые звуки...............................43
Заключение..........................................46
Подписано к печати 2, XII 1950 г. Бумага 84 X 108 32. 0,75 бум. л. 2,46 печ. л.
2,61 уч.-изд. л. 42 460 тип. зн. в печ. л. Т-С9159. Тираж 100 0С0 экз.
Цена книги 80 коп. Заказ № 2004.
Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Главподцграфиздата
при Совете Министров СССР. Москва, Валовая, 28.
ВВЕДЕНИЕ
Мы живём в мире звуков. Где бы мы ни находились,
что бы ни делали — нас всюду сопровождают самые
различные звуки. Каждое наше движение вызывает
звук — шорох, шелест, скрип, стук. Правда, мы привы-
каем к обычным звукам и часто не замечаем их. Так, по-
рой человек не слышит, как рядом тикают часы, а при
движении трамвая «пропускает мимо ушей» даже грохот
вагона. Мы просто не сосредоточиваемся на этих привыч-
ных звуках, и часто бывает так, что только внезапно на-
ступившая тишина обращает наше внимание на звуки,
раньше ускользавшие от слуха.
Для восприятия звуков человек имеет тончайший
аппарат — ухо. Ухо может воспринимать самые различ-
ные звуки. Оно может выделять из многих доносящихся
одновременно звуков только те, которые нас интересуют.
Очень часто мы руководствуемся в своих действиях слу-
ховыми ощущениями. По звукам человек часто узнаёт
различные предметы и определяет, где они находятся.
Слух помогает найти дорогу тёмной ночью или в густом
тумане. Шофёр по шуму мотора .судит о его исправности.
Рабочий на слух контролирует работу машины. Любой из
нас по звуку определит, когда в чайнике закипит вода.
По голосу можно не только узнать знакомого человека,
но часто и определить его настроение, а ведь для этого
ухо должно быть чутким к малейшим оттенкам звуков.
Слух играет огромную роль и в жизни животных. Он
помогает зверям и птицам выслеживать свою добычу,
предупреждает их о грозящей опасности.
1*	3
Как же возникает и распространяется звук? Как
устроено наше ухо и какие звуки оно может слышать?
Можете ли вы объяснить, почему при ветре воют провода
и шумит лес? Всегда ли по ветру звук лучше слышен,
чем против ветра?
На эти и многие другие вопросы читатель найдёт
ответы в нашей книжке.
I. РОЖДЕНИЕ ЗВУКА
1.	ДВИЖЕНИЕ ОСОБОГО РОДА
Рис. 1. Маятник.
Нельзя разобраться в звуковых явлениях, не составив
себе ясного представления о том, что такое звук.
Прежде всего посмотрим, как он возникает и распростра-
няется.
Оттяните, а затем отпустите струну балалайки или гита-
ры. Струна начнёт колебаться, и вы услышите звук. Вы
почувствуете колебания струны,
если коснётесь её пальцем. По-
держите палец на струне — коле-
бания струны прекратятся, а вме-
сте с ними исчезнет и звук. Коло-
кольчик также перестанет зву-
чать, если до него дотронуться.
Значит, только колеблющиеся
тела порождают звук.
Но что такое колебание?
Посмотрите, как движется
маятник стенных часов. Он всё
время качается вправо и влево
(рис.1). Дойдя до крайнего, на-
пример, правого положения, ма-
ятник на мгновение останавли-
вается и потом идёт влево. Ско-
рость его увеличивается до тех
пор, пока он не дойдёт до сред-
него положения. Затем движение
маятника начинает замедляться, и в крайнем левом поло-
жении он вновь останавливается. В следующее мгновение
маятник опять начинает двигаться — теперь уже вправо.
4
Половина размаха маятника или расстояние от среднего
положения его до одного из крайних называется ампли-
тудой колебания.
Подобно маятнику часов, любой подвешенный груз
может совершать такое же движение. С подобным дви-
жением мы часто встречаемся в природе и называем его
колебательным движением.
Если бы воздух не оказывал сопротивления маятнику
и не было трения в месте его
точно толкнуть такой маят-
ник один раз, и он колебался
бы вечно. Но в природе так
не бывает. Трение замедляет
скорость движения маятника,
расстояние между крайними
подвеса, то было бы доста-
положениями его постепенно
уменьшается, и рано или
поздно маятник останавли-
вается.
Теперь проделайте такой
опыт. Зажмите один конец
стальной линейки в тиски, а
другой отогните в сторону и
отпустите. Линейка начнёт
колебаться (рис. 2). При этом
возникает звук, напоминаю-
щий жужжание. Почему же
маятник колеблется беззвуч-
но, а колебания линейки со-
провождаются жужжанием?
Оказывается, между этими
колебаниями имеется суще-
ственная разница. Линейка в
одну секунду совершает го-
раздо больше колеба-
ний, чем маятник. Число ко-
лебаний в одну секунду на-
зывают частотой. Таким
Рис. 2. Линейка, зажатая в
тисках, колеблясь, рождает
звук.
образом, частота колебания
линейки больше частоты колебания маятника. Мы слышим
звук при колебаниях линейки потому, что она колеблется
с большей частотой. Натянутая на барабан кожа от удара
5
лёгкой палочкой приходит в колебание и издаёт звук.
То же происходит и с маленькой круглой пластинкой в
телефонной трубке, так называемой мембраной. Роль
палочки в этом случае выполняет электромагнит. Намаг-
ничиваясь, он притягивает к себе мембрану и тотчас
снова отпускает её, как только прекращается ток в его
катушке. Всё это происходит очень быстро, с частотой,
соответствующей звуку голоса
говорящего в телефон. Таких
примеров, когда твёрдые тела,
колеблясь, звучат, можно при-
вести очень много.
А могут ли звучать жидко-
сти и газы?
Да, могут. Для этого надо
заставить их колебаться. Звуки
гудков, сирен, свистков и музы-
кальных духовых инструментов
есть не что иное, как результат
колебательного движения газов
или паров. Когда же вы слы-
шите шлёпание дождевых ка-
пель по луже, шум воды, сте-
кающей по жёлобу, или плеск
волны, это — звуки, вызывае-
мые колеблющейся жидкостью.
Естественно задать вопрос:
а ч?о же колеблется, когда че-
ловек говорит или поёт? Ока-
зывается, голос возникает благодаря колебанию двух
мускульных упругих перепонок — голосовых свя-
зок. Они находятся в верхней части дыхательного гор-
ла— в гортани (рис. 3).
Когда мы дышим, голосовые связки раздвинуты так,
что образуют треугольное отверстие, и воздух свободно
проходит через него в лёгкие и из лёгких. Когда же мы
произносим какой-нибудь звук, особые мышцы сближают
упругие голосовые связки, и щель становится узкой.
Движение воздуха теперь затруднено, и при выдыхании
его перепонки начинают колебаться. При этом и возникает
звук. Всё разнообразие звуков нашей речи создаётся уже
дальше — на пути от гортани через полости рта и носа.
f hoc
Рот
Носо-
глотка
Мягкое
нёбо
Голосовые
связки
Дыхательное
~ .горло
Бронхи
устройства
Рис. 3. Схема
голосового аппарата.
6
2.	ВЫСОТА ЗВУКА
Итак, звук рождается колебательным движением тел.
Но, как мы уже видели, далеко не всякое колебание со-
провождается звуком. Тело издаёт звук, воспринимаемый
ухом, только в том случае, если оно колеблется не меньше
16 и не больше 20 000 раз в одну секунду. Однако неверно
было бы думать, что тело, колеблющееся с частотой, ска-
жем, 10 или 30 000 раз в секунду, не звучит. Медленно
колеблющийся маятник тоже звучит, как звучат тела и
при ста тысячах колебаний в секунду. Только мы этих зву-
ков не слышим. Звуки с частотой меньше 16 называют
инфразвуками, а с частотой больше 20 000 —
ультразвуками. В этой книге мы будем говорить
главным образом о звуках слышимых.
Итак, только при определённых количественных зна-
чениях частоты звук обладает определённым качеством —
‘он воспринимается нашим ухом. При этом в зависимости
от постепенного количественного изменения в частоте
изменяется качество звука.
Чем отличаются друг от друга звуки, имеющие различ-
ные частоты? Сделайте такой простой опыт. Возьмите
обыкновенную пилу и тонкую дощечку. Проведите мед-
ленно дощечкой по зубцахМ пилы (рис. 4); вы услышите
отдельные удары — стуки доски о зубцы. Проведите
несколько быстрее, и вы услышите низкий, густой звук.
Чем быстрее водить дощечкой по зубцам, тем выше будут
звуки. Вспомните, как пронзительно воет электрическая
дисковая пила, когда она разрезает полено.
Можно продолжить опыт и с линейкой, которая изо-
бражена на рисунке 2. Зажмите в тиски не самый конец
линейки, а её среднюю часть. Теперь линейка будет коле-
баться с большей частотой; издаваемый звук будет дру-
гой, выше, чем при первом опыте. Чем короче конец
линейки, выступающий над тисками, тем выше звук при
сё колебании. Всё это убеждает нас в том, что чем
больше частота, то-есть чем больше колебаний в секунду
совершает тело, тем выше издаваемый им звук.
Интересно отметить, что при возникновении звука
определённой высоты совершенно безразлично, какое
тело колеблется и что является причиной колебаний.
Любые тела, колеблющиеся, например, 500 раз в секунду,
7
всегда дадут звук одной и той же высоты, будет ли это
струна гитары, колокольчик или свисток. И наосорот,
если мы слышим звук данной высоты, то можем уверенно
сказать: звучащее тело колеблется 500 раз в секунду.
Так, по высоте звука может определяться частота коле-
баний тела.
' Эта закономерность часто помогает нам в жизни.
Например, наливая в тёмную посуду жидкость, мы
по изменению высоты звука определяем, когда она
наполнится.
Когда автомобиль идёт по ровной дороге, гул рабо-
тающего мотора имеет одну высоту; если же на пути
встречается подъём, мотор снижает число оборотов,
машина замедляет ход и гул становится другим, более
низким. Прислушиваясь к этим звукам, шофёр своевре-
менно переводит регулятор скорости. Мотор снова увели-
чивает обороты, и высота гула приближается к прежней.
Как же распространяется звук?
8
3.	ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ
волной уходят и отдельные ча-
Рис. 5. Схематическое изображение во-
дяной волны. Стрелками показано направ-
ление движения отдельных частиц воды.
Бросьте в воду камень. По её поверхности тотчас же
разойдутся круговые волны, уходящие всё дальше и
дальше от места падения камня. На первый взгляд
кажется, что вместе с
стицы воды. Но если
бросить на поверх-
ность воды лёгкую
щепку, то можно
увидеть, что щепка
только покачивается
вверх и вниз; она в
точности повторяет
движение окружаю-
щих её частиц воды.
Когда волна набе-
гает, щепка подни-
мается вверх — на
гребень; волна про-
шла — и щепка сно-
ва возвращается па
прежнее место. Она
не движется по на-
правлению движения
волны, не следует
за волной.
Отсюда ясно, что и
частицы воды, обра-
зующие волну, не
уходят с ней, а толь-
ко колеблются вверх
и вниз.
На рисунке 5 показано, как частицы одна за
другой приходят в колебательное движение, образуя
волну.
Распространение звука можно сравнить с распростра-
нением волны по воде. Только вместо брошенного в воду
камня здесь имеется колеблющееся тело, а вместо поверх-
ности воды — воздух.
Пусть источником звука будет камертон. Это —
небольшой стальной изогнутый стержень с ножкой па
9
изгибе (рис. 6). Камертоном часто пользуются при на-
стройке музыкальных инструментов. Лёгким ударом по
камертону можно заставить его звучать. В первое мгно-
вение после удара ветвь камертона отклоняется, допустим,
вправо; при этом она толкает вправо и прилегающие
к ней частицы воздуха. Тогда в каком-то маленьком про-
странстве около камертона воздух окажется сгущённым.
Но в таком состоянии частицы оставаться не
Рис. 6.
Камертон.
могут. Стремясь разойтись, они потеснят сво-
их соседей справа, и сгущение очень быстро
передастся от одного слоя воздуха другому. Но
и ветвь камертона не останется в покое. В
следующий момент она уже отклонится вле-
во и потеснит частицы воздуха с левой сто-
роны. А справа воздух окажется теперь раз-
режённым. Это разрежение так же, как и сгу-
щение, быстро сообщится всем слоям воздуха.
При следующем колебании повторится та
же картина. Таким образом, каждое коле-
бание ветви камертона создаст в воздухе
одно сгущение и одно разрежение. Чере-
дование таких сгущений и разрежений и
есть звуковая волна. Сколько колеба-
ний совершает камертон, столько отдельных
сгущений — «гребней» и разрежений — «впа-
дин» посылает он в воздух. Когда такая
волна достигает уха, мы её и воспринимаем
как звук.
Однако между водяными и звуковыми вол-
нами есть существенная разница. Водяные вол-
ны распространяются кольцеобразно, в основ-
ном по поверхности, и быстро затухают с глубиной. Зву-
ковые же волны заполняют всё пространство около зву-
чащего тела. Кроме того, в водяной волне колебания от-
дельных частиц совершаются вверх и вниз поперёк на-
правления волны, а в звуковой волне частицы колеблются
вперёд и назад вдоль волны. Поэтому волны на поверх-
ности воды называются поперечными, а звуковые —
продольными.
Но какова бы волна ни была, частицы вещества, уча-
ствующие в колебательном движении, никогда не переме-
щаются вместе с волной. И сама волна — это только
10
передача движения от одной колеблющейся ча-
стицы к другой.
Понять это ещё лучше помогут коети домино. По-
ставьте все их в ряд, недалеко друг ют друга, и толкните
первую кость (рис. 7). Падая, она увлечёт за собой вто-
рую кость, вторая — третью и так далее. Через короткое
время все кости будут лежать. Каждая из них осталась
на своём месте, а передалось по всему ряду только
движение.
Движение звуковой волны можно проследить и на
таком несложном опыте. Возьмите длинную стальную
Рис. 7. Падающие кости домино напоминают распространение звуко-
вой волны.
пружину и подвесьте её на ниточках к горизонтальному
брусу.
Толкните крайний виток: вы увидите, как движение
начнёт передаваться от одного витка к другому по
всей длине пружины. Ровное распределение витков пру-
жины теперь уже нарушено, в одних местах они ближе
теснятся друг к другу, в других расходятся дальше. При-
смотревшись внимательно, можно увидеть, как эти сгу-
щения и резрежения перемещаются вдоль пружины.
При этом, несмотря на то, что движение быстро пере-
даётся от одного конца пружины к другому, отдельные
витки её только слегка колеблются из стороны в сторону,
не удаляясь сколько-нибудь значительно от своего сред-
него положения.
Таким же образом частицы колеблющегося воздуха не
летят из уст говорящего человека в уши слушающего; в
звуковой волне передаётся лишь движение частиц, обра-
зующих отдельные сгущения и разрежения.
Передача звука на расстояние требует затраты опре-
делённой работы. Ведь для того, чтобы возникла звуко-
11
вая волна, необходимо раскачать частицы воздуха.
Однако размах колебаний частиц в звуковой волне
ничтожно мал. Давление, которое образуется в местах
сгущения волны, не превосходит даже в самом сильном
звуке 0,5 грамма на квадратный сантиметр, а в слабом
звуке это давление много меньше давления, оказывае-
мого комаром, севшим на голову человека! Отсюда
понятно, что и работа, идущая на создание звуковой
волны, очень невелика. Если бы миллион человек одно-
временно говорили в течение полутора часов, то вся
энергия звуковых волн, создаваемых миллионом голосов,
была бы достаточна только для того, чтобы вскипятить
один стакан воды!
Читатель может спросить: почему же тогда для полу-
чения звука приходится тратить значительную работу?
Попробуйте дуть некоторое время в свисток,— вы убеди-
тесь, что занятие это не такое уж лёгкое. В сиренах и гуд-
ках часто применяется сжатый воздух или пар с давле-
нием в несколько раз больше давления атмосферного
воздуха. И несмотря на такую большую затрату энергии,
получаемый звук распространяется на сравнительно
небольшое расстояние. Оказывается, во всех источниках
звука только малая доля затрачиваемой работы пере-
ходит в энергию звука.
Если бы вся энергия гудков и сирен тратилась только
на создание звуков, то они были бы слышны на сотни
километров! Большинство музыкальных инструментов
превращает в звуковую энергию не более одной
тысячной доли энергии, затрачиваемой при игре.
Человек при разговоре или пении превращает в энергию
звука только около одной сотой части совершаемой
работы. Остальные 99 частей переходят в другие виды
энергии, главным образом в тепловую.
4.	ПРОВОДНИКИ ЗВУКА
Звуковая волна может проходить самые различные
расстояния. Так, орудийные выстрелы слышны на 10—15
километров, паровозный гудок — на 7—10, ржание лоша-
дей и лай собак — на 2—3 километра, а шопот—все-
го на несколько метров. Эти звуки передаются по
воздуху.
12
Проводником звука может быть не только воздух, но и
твёрдые тела.
Приложите ухо к рельсам, и вы услышите шум при-
ближающегося поезда значительно раньше и на большем
расстоянии, чем этот шум донесётся к вам по воздуху.
Отсюда можно сделать заключение, что металл проводит
звук лучше, чем воздух.
В хорошей проводимости звука металлами нас убе-
ждает ещё один замечательный опыт. Если к роялю при-
крепить один конец металлической проволоки, а другой
её конец провести в ту часть здания, куда по воздуху
звук игры донестись не может, и соединить этот конец со
скрипкой, то звук рояля будет хорошо слышен. При этом
создаётся впечатление, что он исходит от скрипки.
Давно замечено хорошее распространение звука и по
земле. Известный русский писатель Карамзин в «Истории
государства Российского» пишет, как перед Куликовской
битвой князь Димитрий Донской сам выехал на разведку
в поле и, приложив ухо к земле, услышал конский топот
приближающихся татарских полчищ.
Нередко можно видеть странную на первый взгляд
картину: машинист или шофёр, взяв деревянную палку,
прикладывает один её конец к различным частям мотора,
а другой конец — к уху, а иногда берёт эту палку даже
в зубы. Пользуясь хорошей проводимостью звука дере-
вом, он прислушивается к шуму отдельных движущихся
деталей внутри машины и определяет, хорошо ли они
работают.
Вода также хорошо проводит звук. Нырнув в воду,
можно отчётливо слышать, как стучат друг о друга
камни, как шумит перекатывающаяся во время прибоя
галька, как работает машина парохода.
Свойство воды — хорошо проводить звук — широко
используется в наше время для звуковой разведки на
море во время войны, а также для измерения морских
глубин.
Приведённые примеры говорят о том, что звуковая
волна может передаваться не только по воздуху или
вообще по газам, но и по жидкостям и твёрдым телам.
Для звука есть только одна преграда, и её легко обна-
ружить очень простым опытом. Если завести будильник
и накрыть его стеклянным колпаком, звон будет хорошо
13
слышен. Но если из колпака выкачать воздух, звук умрёт.
Почему? Потому что звук не может передаваться через
пустоту. И это легко объяснимо. Ведь в пустоте нечему
колебаться! Звуковая волна — чередование сгущений и
разрежений — встречая на своём пути пустоту, как бы
обрывается.
II. ЗВУКИ ОРГАНИЗОВАННЫЕ
И НЕОРГАНИЗОВАННЫЕ
1. ШУМ
Мы охотно слушаем музыку, пение птиц, приятный
человеческий голос. Напротив, тарахтенье телеги, визг
вилы, мощные удары молота нам неприятны и нередко
раздражают и утомляют.
Таким образом, по действию, производимому на нас,
все звуки делятся на две группы: музыкальные
звуки и шумы. Чем отличаются они друг от друга?
Чистый музыкальный звук всегда имеет опредлённую
высоту. Это как бы организованная звуковая
волна. Напротив, в шуме царит полный беспорядок.
Прислушайтесь, например, к дневному шуму городской
улицы. В нём вы услышите и краткие быстро исчезающие
высокие звуки, и длительный низкий гул, и резкий лязг.
Шум — это множество самых различных, одновременно
несущихся звуков. Чем быстрее и резче изменяются их
высота и сила, тем неприятнее действует на нас шум.
Каждый из вас легко обнаружит разницу между зву-
ком рояля и скрипом сапога. Но не всегда можно про-
вести резкую границу между музыкальным звуком и
шумом. В шуме очень часто можно уловить музыкальные
звуки. В свою очередь, и к музыкальным звукам всегда
примешивается шум. От него не свободно даже самое
искусное музыкальное исполнение. Попробуйте внима-
тельно прислушаться к игре на рояле, и вы услышите,
кроме звуков музыки, и стук клавишей, и удары пальцев
по ним, и шелест переворачиваемых нотных листов. Точно
так же и к пению всегда примешивается шум дыхания
певца. Но обычно мы сосредоточиваем своё внимание на
звуках самой музыки и не замечаем этого шума.
14
Получить чистый звук со строго определённой часто-
той колебаний, даже при полном отсутствии посторонних
шумов, очень трудно, и вот почему. Любое колеблющееся
тело издаёт не только один основной звук. Его постоянно
сопровождают звуки других частот. Эти «спутники» всег-
да выше основного звука и называются поэтому обер-
тонами, то-есть верхними тонами. Однако не
стоит огорчаться существованием этих «спутников».
Именно они-то и позволяют нам отличать звук одного
инструмента от другого и голоса различных людей, если
даже они равны по высоте. Каждому звуку обертоны при-
дают своеобразную окраску или, как говорят, тембр.
И если основной звук сопровождается близкими ему по
высоте обертонами, то сам звук кажется нам мягким,
«бархатным». Когда же обертоны значительно выше
основного тона, мы говорим о неприятном «металличе-
ском» голосе или звуке.
Причина появления обертонов сложна. Она лежит
в физической природе колебания тел, и мы не станем её
здесь рассматривать.
Шум вредно отражается на здоровье и работоспособ-
ности людей. Человек может работать при шуме, при-
выкает к нему, но продолжительное действие шума вы-
зывает утомление, часто приводит к понижению остроты
слуха, а в отдельных случаях и к глухоте. Поэтому борьба
с шумом — очень важная задача.
Развивая технику, человек старается свой мускульный
труд заменить работой машины. А применение машин,
как иногда представляют себе, влечёт за собой увеличе-
ние шума. Неверно, однако, думать, что чем выше тех-
ника и чем больше механических средств применяет
человек, тем больше он подвергает себя воздействию
шума. История развития техники показывает, что с улуч-
шением действия отдельных механизмов снижается или
совсем устраняется шум при их работе. Вместе с изобре-
тением новых машин открываются и новые пути борьбы
с шумом. Действительно, паровая машина уступает своё
место бесшумной турбине, грохочущий локомотив старей
консхрукиии — менее шумному современному паровозу и
электровозу. На смену звуковым сигналам, гудкам, сви-
сткам, звонкам, там, где это возможно, приходят световые
сигналы. Моторы, машины, дающие много шума, закры-
15
ваются поглощающими звук оболочками, ставятся на
особые фундаменты и т. д. Чтобы ослабить шум внутри
помещений, на стены вешают ковры, драпируют двери и
окна. С той же целью телефонные будки обивают войло-
ком или прессованными пробковыми плитами.
Наше государство затрачивает большие средства
на проведение работ по борьбе с шумом. Это понятно.
Ведь устранить шум на производстве это значит оздоро-
вить, улучшить условия труда рабочего, поднять произ-
водительность его труда. Оградить от шума жилые и
общественные здания означает — дать трудящимся хоро-
ший, полноценный отдых. Вот почему в цехах фабрик и
заводов, в пассажирских поездах — всюду, где могут воз-
никать неприятные, раздражающие и утомляющие звуки,
принимаются меры для их устранения или возможного
уменьшения и смягчения.
В настоящее время советские учёные много работают
над созданием новых звукоизоляционных материалов.
Но защититься полностью, от внешнего шума очень
трудно. Ведь звук проникает внутрь зданий не только
по воздуху. Он пробирается и через стены, по водопро-
водным и канализационным трубам, через вентиляторы.
Когда нужно полностью устранить всякий шум, например
при граммофонной записи или записи звуковых кино-
фильмов, строят специальные здания с особым фунда-
ментом. В этих зданиях отдельные комнаты как бы «пла-
вают» на упругих прокладках или пружинах. Двойные
стены, изолированные одна от другой, двойные или даже
тройные окна и двери, полное отсутствие щелей — вот
какие сложные условия необходимы для полного ограж-
дения от шума.
2. МУЗЫКА
Звуки музыки вызывают в нас самые различные пе-
реживания: чувство радости, бодрости, подъёма сил или
же, наоборот, задумчивость и грусть.
Музыка — одно из старейших искусств. Со времён
глубокой древности человеку было знакомо наслаждение,
вызываемое определёнными музыкальными созвучиями.
Музыка с такой необъяснимой силой действовала на
человека, что наши далёкие предки считали её даро-м
богов.
16
Есть прекрасное древнегреческое сказание о певце
Орфее. Звуками лиры и своими песнями он усмирял
диких зверей, удерживал потоки вод и заставлял следо-
вать за собой скалы и леса.
Историки предполагают, что первые музыкальные
произведения были простыми чередованиями нескольких
звуков или подражанием крику животных и пению птиц.
Музыкальные инструменты возникли из тех хозяйствен-
ных предметов, которыми люди пользовались в древно-
сти. Человек замечал, что тетива охотничьего лука зве-
Рис. 8. Африканская скрипка.
нит при пуске стрелы, что обычный охотничий рог может
передать несложную мелодию, что при ударе металла
о металл часто получаются приятные звуки. Музыкально
одарённые люди не проходили мимо этих наблюдений,
и певучая тетива выросла в арфу, лиру, скрипку,
а охотничий рог — в различные духовые инструменты.
Возникли и ударные инструменты: кастаньеты,
бубны, барабаны — в них музыкальные звуки вызываются
простыми ударами.
Взгляните на рис. 8; трудно догадаться, что эта оди-
нокая струна и лук должны изображать скрипку. Много
было положено труда и накоплено опыта, прежде чем
такая скрипка превратилась в совершеннейший музыкаль-
ный инструмент. Размеры и форма скрипки и материал
для корпуса и струн подбирались столетиями. У современ-
ной скрипки четыре струны. Они изготовляются из кишок
овцы; четвёртая басовая струна обвивается проволокой,
а первая теперь заменяется стальной струной, дающей
более яркий звук. Верхняя часть корпуса скрипки — де-
ка — делается из ели, а нижняя часть и боковые планки —
из белого клёна. Без корпуса струны издавали бы очень
2 Звук и слух
17
слабые звуки. Корпус усиливает звуки струн, в точности
повторяет их колебания.
Интересно отметить, что чем больше играют
на скрипке, тем более красивые звуки она начинает изда-
вать. Поэтому старые скрипки ценятся очень дорого.
Современная арфа также прошла долгий путь от
неприхотливой негритянской арфы с одной струной к со-
временному изящному инструменту с несколькими десят-
ками струн.
Предшественники пианино и рояля также были ме-
нее совершенными; они имели всего около 20 клавишей
и могли издавать звуки лишь одной силы. Только около
200 лет назад появились инструменты, способные изда-
вать звуки разной громкости и имеющие до 90 клавишей.
Несмотря на то, что ухо человека слышит звуки
в очень широкой области частот (от 1G до 20 000 колеба-
ний в секунду), музыка не использует всех этих звуков.
У рояля, например, самый низкий звук соответствует
27 колебаниям струны в секунду, а самый высокий — при-
мерно 4000.
Звуки человеческого голоса ограничиваются ещё
более узкой областью частот. У разных певцов, например,
границы частот такие:
У баса......................от	80 до 320
у баритона...............от	96	до	387
у тенора.................от	122	до	488
у контральто	(2-й	голос)	.	от	145	до	580
у сопрано (1-й	голос)	.	.	от	259	до	1034
Для музыкальных звуков имеется особая азбука —
нот ы. Каждый звук может быть записан по этой азбуке,
причём отмечается не только его высота, но и громкость
и продолжительность. В этом отношении музыкант,
играющий по нотам, получает от музыкального письма
указаний больше, чем чтец от страницы книги.
Все музыкальные звуки делятся на 8 участков —
октав. Каждая октава, в свою очередь, делится на 7 ос-
новных тонов: до, ре, ми, фа, соль, ля, си. Лю-
бая нота одной октавы отличается по частоте от такой же
ноты соседней октавы в два раза. Если, например, нота
ми одной октавы имеет частоту 160, то частота ми пре-
дыдущей октавы — 80, а м и последующей октавы — 320.
Замечательно, что у всех народов, даже у тех, которые
1к
развивались изолированно от других, существует деление
музыкальных звуков на октавы. Это объясняется той
исключительной тонкостью, с какой ухо человека воспри-
нимает звуки.
Для настройки музыкальных инструментов приме-
няется обычно звук ляс числом колебаний 435. В нотной
записи юн обозначается так:
Вокруг нас ежесекундно рождаются самые различные
звуки.
В жизни природы очень редко бывает полная тишина.
Пойдёте ли вы на пустынный берег реки, в поле, или
лес — вы всегда, прислушавшись, уловите слабые звуки:
на берегу реки — чуть слышный плеск, в поле—лёгкий
шорох колосьев, в лесу — треск сухой ветки, шелест
листьев. Только иногда в знойный полдень царствует
в лесу безмолвие. Все животные, истомлённые жарой,
прячутся в густую чащу, и не слышно тогда ни пения
птиц, ни звона насекомых, и ни одна былинка, ни один
сучок не хрустнет в лесу. Но даже и в эти редкие часы
вдруг повеет ветерок, зашуршит трава и зашумят листья
на деревьях, будто их кто считает, перекладывая с места
на место, как листы бумаги.
Но природа изменчива, и покой её не долог. Пройдёт
час, и от тишины не останется и следа. Вот появляется
откуда-то взявшаяся тёмная туча, закрывая собой солнце.
Налетает вихрь, и воздух наполняется сотнями звуков.
Блеснёт молния, и ют глухих раскатов грома содрогнётся
небо. Первые капли дождя, как маленькие молоточки, от-
рывисто застучат по гладким лйстьям. Сначала эти удары
капель можно считать, но через какую-нибудь минуту
они превращаются в сплошной шум водопада.
Но вот прошла туча, стих ветер, и звуки бури снова
уступают место тйшине. Только молчавшие дю грозы
ручьи зажурчат, запенятся и весело понесут свою мут-
ную воду между камней. Так за короткое время в природе
возникают и снова исчезают самые различные звуки.
19
Попробуем объяснить некоторые из звуков, рождён-
ных природой.
Почему шумит от ветра лес?
Ветер шевелит листья деревьев; они трутся и уда-
ряются друг о друга. При этом возникают колебания, ко-
торые и передаются по воздуху в виде звуковой волны.
Шумит лес в разное время по-разному. Весной, когда
листья нежные, их шелест низкий и мягкий; с приближе-
нием осени листья делаются жёсткими, и шелест их ста-
новится более грубым и высоким по тону. Как струны
разной длины и толщины звучат по-разному, так и раз-
личные породы деревьев дают неодинаковый шум. Так,
тополь, у которого листья сидят на длинных черенках,
сильнее других деревьев шелестит при ветре. Хвойный лес
со своими, тонкими иглами всегда рождает шум более вы-
сокого тона, чем лиственный.
Перескакивая с камня на камень, бежит ручей. А где
и как появляется его журчащий звук? Быстро текущая
вода образует около камней водовороты и воронки.
В этих водоворотах она как бы заглатывает в себя воз-
дух. Вырваться из воды воздух может только при более
спокойном течении. И журчание возникает уже за кам-
нем — там, где из воды выходят пузырьки воздуха. Эти
пузырьки, вызывая колебания, создают своеобразный звук
бегущего ручья.
Часто мы слышим, как в проводах «воет» ветер. Воет
ветер и в обнажённом лесу. Чем вызван этот вой?
Когда ветер слаб, то поток воздуха, встречая на своём
пути провод, спокойно его огибает и беззвучно следует
дальше. Но если скорость ветра значительна, то у про-
вода возникают воздушные вихри. Порывистые воздуш-
ные течения обходят препятствие то с одной, то с другой
стороны, и тем самым раскачивают его. Провод начинает
колебаться и звучать. Тому, кто катался на лодке, подоб-
ные колебания хорошо знакомы. При движении лодки
опущенное в воду весло дрожит.
Многие из вас, вероятно, наблюдали, как беспре-
рывно качаются при быстром течении воткнутые в дно
реки тонкие колышки или вехи. Так же при ветре дро-
жат сучья обнажённого леса. Дрожания эти могут про-
исходить с такой частотой, что возникает слышимый
звук.
20
Часто говорят: «чайник уже шумит, скоро закипит».
Каждый знает, что, прежде чем закипеть, чайник должен
шуметь. Как объяснить это явление?
Самсе горячее место у чайника — его дно, и в первую
очередь нагреваются нижние слои воды. В нагретой воде
образуются пузырьки пара, которые благодаря своей высо-
кой температуре выдерживают давление воды. Но нагре-
тая вода легче холодной. Она, а вместе с ней и пузырьки
поднимаются вверх и, смешиваясь с холодными слоями
воды, отдают часть своего тепла. Температура пара в пу-
зырьках падает, а значит, падает и давление внутри них.
Теперь они уже не могут противостоять давлению воды
и как бы раздавливаются ею. Частички воды со всех сто-
рон устремляются внутрь пузырьков и, сталкиваясь, про-
изводят звук удара. Огромное количество таких ударов
и создаёт «пение» чайника. Подобное же явление наблю-
дается при работе винта парохода или моторной лодки,
хотя они издают иной звук. От быстрого вращения
лопастей в воде образуются пустоты, в которые со всех
сторон летят частицы окружающей воды. Следующие
друг за другом удары сливаются в сплошной гул. Кстати
сказать, такие удары воды бывают настолько сильны, что
иногда приводят к разрушению самого винта.
Рассмотрим ещё один пример — шипение воды, попав-
шей на раскалённую поверхность, например на горячую
плиту. В этом случае нижний слой воды моментально
вскипает, превращаясь в пар. Каждая капля воды, пере-
ходя в пар, увеличивается в объёме приблизительно
в полторы тысячи раз. Этот пар разбрызгивает остальную
воду, и мелкие капли её, падая на горячую плиту, вски-
пают с тем же увеличением своего объёма. Быстрое пре-
вращение капель воды в пар вызывает толчки в окру-
жающем воздухе, что и порождает характерный звук ши-
пения.
III. КАК СЛЫШИТ УХО
1.	УСТРОЙСТВО УХА
Познакомившись с физической природой звука, посмо-
трим теперь, каким путём звук воспринимается.
Для улавливания звука у человека и животных есть
специальный орган — ухо. Это необычайно тонкий
21
аппарат. Мы не знаем другого механизма, который
отзывался бы с такой поразительной точностью на ни-
чтожно малые изменения давления в воздухе. Ухо преоб-
разует колебательное движение звуковой волны в опреде-
лённое ощущение, которое и воспринимается нашим со-
знанием как звук.
С давних пор человека интересуют устройство и работа
этого удивительного органа. Однако и по настоящее
время далеко ещё не всё в этой области выяснено.
Строение человеческого уха показано на рисунке 9.
Орган слуха делится на три части: наружное,
среднее и внутреннее ухо (см. рис. 9).
Наружное ухо, или ушная раковина, у разных
животных бывает самой различной формы и величины.
У большинства из них ушная раковина подвижна. У че-
ловека это свойство почти полностью потеряно. Встре-
чаются, правда, люди, способные двигать ушами,
но это — редкое исключение, напоминающее об общности
всего живого на земле.
От ушной раковины идёт слуховой проход, заканчи-
вающийся барабанной перепонкой. Она служит
границей между наружным и средним ухом. Перепонка
имеет овальную форму и немного вытянута внутрь. Пло-
щадь её — около 0,65 квадратного сантиметра.
22
Для свободного колебания барабанной перепонки не-
обходимо, чтобы давление воздуха с обеих сторон её было
одинаковым. Тогда при малейших изменениях давления
наружного воздуха перепонка, не встречая противодей-
ствия с другой стороны, легко приходит в колебательное
движение.
Вероятно, каждый замечал, что после сморкания мы
некоторое время перестаём слышать слабые звуки. Это
происходит потому, что в среднее ухо через так называе-
мую евстахиеву трубу попадает из носоглотки воз-
дух (Бартоломео Евстахий — итальянский врач, живший
в XIV веке — первый дал описание этой трубы). Конец
трубы при этом часто закупоривается слизью; тогда
воздух изнутри давит на барабанную перепонку сильнее,
чем снаружи, и она теряет прежнюю свободу колебаний.
Но достаточно проглотить слюну, чтобы евстахиева труба
открылась, излишек воздуха вышел (в ухе при этом ощу-
щается лёгкий треск) и давление с обеих сторон пере-
понки выравнялось. Нормальный слух вновь восстанав-
ливается. Если почему-либо внезапно изменяется давле-
ние окружающего воздуха, то мы слышим в ушах шум,
который прекращается опять-таки при глотании слюны.
В среднем ухе находится ряд особых косточек:
молоточек, наковальня и с т р е м я. Свои на-
звания эти косточки получили благодаря внешнему сход-
ству с соответствующими предметами. Они очень малы
по размерам и все вместе весят около 0,05 грамма. Рас-
положены эти косточки так, что образуют рычаг, который
одновременно передаёт колебания барабанной перепонки
во в н у т р е н н е е ухо и преобразует эти колебания
в колебания с меньшим размахом, но большим давлением.
Молоточек, наковальня и стремя передают всю энергию
колебания барабанной перепонки на очень маленькое
овальное окно внутреннего уха; таким образом внутрен-
нее ухо получает давление раз в 50—60 больше того, ко-
торое испытывает барабанная перепонка.
Устройство внутреннего уха весьма сложно’. Ос-
новное назначение этого уха — воспринимать только
те колебания, которые посылает барабанная пере-
понка. Никакие другие сотрясения на него не должны дей-
ствовать. Поэтому оно окружено очень крепкими ко-
стями. Во внутреннем ухе есть три полукружных канала
23
(см. рис. 9), не имеющих никакого отношения к слуху.
Это — органы равновесия. Головокружение, которое мы
испытываем, если станем быстро вертеться, происходит
из-за движения жидкости, наполняющей эти каналы. Ор-
ган же слухового восприятия заключён в особую обо-
лочку. Взгляните на правую часть рисунка. Что она вам
напоминает? Каждый тотчас же ответит, что она похожа
на улитку. Улиткой она и называется. Улитка имеет
приблизительно 23/4 оборота. Вдоль всей длины она раз-
делена перегородкой и наполнена особой студенистой
жидкостью. Внутри улитки находится перепонка — ос-
новная мембрана. На ней расположены разветвле-
ния слухового нерва — 23,5 тысячи мельчайших
проводников слухового раздражения, идущих затем
по нервному стволу к коре головного мозга.
Процессы, происходящие во внутреннем ухе, очень
сложны, и некоторые из них до сих пор точно не изучены.
2.	АРИФМЕТИКА ЗВУКОВ
Звуковые волны, проникая в слуховой канал, приводят
в колебание барабанную перепонку. Через цепь косточек
среднего уха колебательное движение перепонки пере-
даётся жидкости улитки. Волнообразное движение этой
жидкости, в свою очередь, передаётся основной мем-
бране. Движение последней влечёт за собой раздражение
окончаний слухового нерва. Таков главный путь звука
от его источника до нашего сознания.
Однако этот путь не единственный. Звуковые колеба-
ния могут передаваться и прямо во внутреннее ухо, ми-
нуя наружное и среднее. Каким же путём? Костями са-
мого черепа! Кости являются хорошими проводникагли
звука. Если камертон поднести к темени или к лежащему
сзади уха сосцевидному отростку, или к зубам, то можно
отчётливо слышать звук, хотя по воздуху слышимых ко-
лебаний не доносится. Это происходит потому, что кости
черепа, получив колебания от камертона, передают их
прямо внутреннему уху, в котором возникают те же са-
мые процессы раздражения слуховых нервов, что и от ко-
лебаний, переданных барабанной перепонкой. Вот почему
иногда «слушают» работу отдельных частей машины, взяв
один конец палки в зубы (см. страницу 13).
24
Любопытно заметить также, что иногда люди, у ко-
торых оперативно удалены барабанная перепонка и
все косточки среднего уха, всё же не лишены способности
слышать. И в этом случае, повидимому, колебания зву-
ковой волны передаются непосредственно внутренне-
му уху.
Если колебания барабанной перепонки медленные,—
число их меньше шестнадцати в одну секунду,— то основ-
ная мембрана колебаний не получит. Поэтому-то мы
не слышим звука, когда тело колеблется с частотой
меньше шестнадцати.
Колебания с частотой больше двадцати тысяч, как
мы уже говорили, также не воспринимаются нашим слу-
ховым аппаратом как звук.
Но не все люди, даже с нормальным слухом, одина-
ково чувствительны к звукам различной частоты. Так,
дети обычно без напряжения воспринимают звуки с ча-
стотой до 22 000. У большинства взрослых чувствитель-
ность уха к высоким звукам уже понижена до 16—18 ты-
сяч колебаний в секунду. Чувствительность же уха
у стариков ограничена звуками с частотой в 10—12 ты-
сяч. Они часто совершенно не слышат комариного пе-
ния, стрекотания кузнечика, сверчка и даже чириканья
воробья.
Многие животные особенно восприимчивы к высоким
звукам. Собака, например, улавливает колебания с часто-
той до 38 000, то-есть звуки, для человека не слышимые.
А как наше ухо умеет оценивать громкость звуков
одной и той же высоты? Оказывается, наши способности
в этом отношении почти равны математическому разви-
тию ребёнка или первобытного человека. Как ребёнок мо-
жет сосчитать только до двух, а если предметов больше,
то он скажет, что их много, так и мы умеем оценивать
изменение громкости звука лишь в 2—3 раза, а дальше
ограничиваемся неопределённым «много громче» или
«значительно тише».
Но если нашему сознанию доступно ещё некоторое
суждение об изменении громкости, то сложение и вычита-
ние одной громкости из другой для него совершенно не-
разрешимая задача. Однако не следует думать, что чело-
век вообще не может отличать звуки, близкие по своей
громкости. Музыканты, например, пользуются целой
25
шкалой громкости. По этой шкале каждая последующая
громкость вдвое больше предыдущей, а вся шкала имеет
семь ступеней громкости.
Несмотря на то, что наш слуховой аппарат улавливает
чрезвычайно малые изменения давления воздуха, мы всё
же не в состоянии слышать очень слабые звуки.
Но не нужно сожалеть об этом. Представьте себе, что по-
лучилось бы, если бы наше ухо оказалось более чувстви-
тельным, чем оно есть. Ведь воздух состоит из отдельных
молекул, беспрерывно движущихся по всем направлениям.
Благодаря такому движению в отдельных местах может
создаться на мгновение увеличение или уменьшение да-
вления. По величине эти изменения давления как раз очень
близки к изменениям давления, возникающим в местах
сгущения и разрежения самой слабой звуковой волны.
И если бы ухо воспринимало такие малейшие изменения
в давлении, то эти случайные колебания воздуха созда-
вали бы ощущение постоянного шума, и мы не были бы
знакомы с тишиной! Природа как бы во-время оста-
новилась на определённом пороге чувствительности
нашего слухового аппарата, оставив ему возможность
отдыхать.
В обычной жизни нас никогда не окружает совершен-
ная тишина, и ухо по существу не имеет полного отдыха.
Но мы часто создаём себе искусственную тишину—ото-
двигаем на время от своего сознания получаемые звуко-
вые восприятия. Мы как бы пропускаем некоторые звуки
«мимо ушей». Однако если мы и «не слышим» их, ухо всё
равно эти звуки отмечает. Точно так же, когда к звукам,
которые мы «пропускаем мимо ушей», прибавляется звук,
имеющий для нас какой-нибудь интерес, мы тотчас же его
улавливаем, даже если он и тише остальных звуков. Мать
часто может спать при большом шуме, но она сразу про-
сыпается от первого крика ребёнка. Пассажир может спо-
койно спать во время хода поезда, но при его остановке
просыпается.
3.	СКОЛЬКО ЗВУКОВ СЛЫШИТ ЧЕЛОВЕК?
Не все люди с нормальным слухом одинаково слы-
шат. Одни способны различать близкие по высоте и гром-
кости звуки и улавливать в музыке или шуме отдельные
тона. Другие же этого сделать не могут. Для человека
26
с тонким слухом существует больше звуков, чем для че-
ловека с неразвитым слухом.
Но насколько должна отличаться частота двух звуков,
чтобы человек с нормальным слухом слышал их как два
разных тона? Можно ли отличить друг от друга тона,
если разница в частотах равна одному колебанию в се-
кунду? Оказывается, что для некоторых тонов это воз-
можно, а для других нет. Так, тон с частотой 435 можно
отличить по высоте от тонов с частотами 434 и 436.
Но если брать более высокие тона, то отличие сказы-
вается уже при большей разности частот. Тона с числом
колебаний 1000 и 1001 ухо воспринимает как одинаковые
и улавливает разницу в звучании только между часто-
тами 1000 и 1003. Для более высоких тонов эта разность
в частотах ещё больше. Например, для частот около 3000
она равна 9 колебаниям.
Точно так же не одинакова наша способность отли-
чать звуки, близкие по громкости. При частоте 32 можно
расслышать только 3 звука разной громкости; при частоте
125—уже 94 звука различной громкости, при 1000 ко-
лебаний— 374, при 8000 — снова меньше—и, наконец,
при частоте 16 000 мы слышим только 16 звуков. Всего же
звуков, различных по высоте и громкости, наше ухо мо-
жет уловить более полумиллиона-! Это только полмил-
лиона простых звуков. Прибавьте к этому бесчисленные
сочетания из двух и более тонов — созвучия, и вы по-
лучите впечатление о многообразии того звукового мира,
в котором мы живём и в котором наше ухо так свободно
ориентируется. Вот почему ухо считается наряду с гла-
зом самым чувствительным органом.
4.	МОГУТ ЛИ СЛЫШАТЬ ГЛУХИЕ?
Ухо, как и всякий другой орган, подвержено различ-
ным заболеваниям. В зависимости от рода заболевания
слух может быть ослаблен или потерян полностью.
Иногда люди слышат звуки только определённой высоты.
Есть болезни, при которых перепонки уха теряют гиб-
кость и делаются мало подвижными; тогда человек пере-
стаёт слышать звуки низкого тона. Наоборот, в началь-
ный период заболевания внутреннего уха чаще всего те-
ряется способность воспринимать высокие тона. А может
быть и так, что человек слышит звуки одной высоты
и не слышит звуков другой высоты. Это бывает при бо-
лезни слухового нерва.
Человек считается слегка глуховатым, если для него
требуется тысячекратное увеличение давления звуковой
волны в сравнении с давлением, необходимым нормаль-
ному уху. Когда давление требуется в десять тысяч раз
большее, то человек относится к разряду «тугоухих», он
с трудом слышит разговор. Если же Для восприятия
звука необходимо увеличение давления в сто тысяч раз,
то такое ухо нуждается уже в специальных усиливающих
звук приборах.
Человек является совершенно глухим, когда его ухо
требует больше, чем в миллион раз увеличенного давле-
ния. Нормальное ухо при таком давлении звуковой волны
ощущает уже не звук, а боль.
Ослабленный, а тем более полностью потерянный
слух — тяжёлый недуг, и учёные давно работают над
тем, чтобы облегчить страдания людей с недостатками
слуха.
В тех случаях, когда нельзя путём лечения возвратить
слух, пытаются достичь этого путём усиления звуковых
волн. С этой целью применяются усиливающие при-
боры— протезы. Раньше ограничивались употребле-
нием специальных рупоров, воронок, рогов и разговор-
ных трубок. Теперь нередко применяются электрические
усилители. Часто эти приборы бывают настолько малых
размеров, что они помещаются в самом ухе, перед бара-
банной перепонкой.
В последнее время делаются попытки «научить» слы-
шать совершенно глухих. Многим из вас, вероятно, прихо-
дилось испытывать ощущение боли в ушах при очень
сильных звуках. Такие звуки могут быть осязаемы по-
верхностью кожи, например, выставленными против волны
пальцами. Ведь и наше ухо можно рассматривать как сво-
его рода орган осязания, очень тонко построенный. Спра-
шивается, нельзя ли у глухих работу уха поручить ор-
гану осязания? Недавно были проведены подобные ис-
следования. Обыкновенные звуки принимались микрофо-
ном, усиливались и передавались в виде колебаний мем-
бранам специальных телефонов. Прикасаясь
к этим мембранам пальцами, глухие воспринимают ося-
28
занием частоту и силу колебания, т. е., другими сло-
вами, то, что определяет высоту и громкость
звука.
После соответствующего обучения глухие начинают
понимать не только отдельные звуки, но и речь!
IV. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА
1.	СКОРОСТЬ ЗВУКА
Ца фоне клубов чёрного дыма показывается струйка бе-
 * лого пара. Спустя некоторое время слышен свисток.*
Это машинист подаёт сигнал о приближении поезда.
Ночную тьму пронизывает огненная вспышка; через
несколько секунд доносится звук выстрела артиллерий-
ского орудия.
Понаблюдайте за работой плотника издали. Вы легко
заметите, что когда плотник поднимает топор для сле-
дующего удара по дереву, звук слышен только от первого
удара.
Всё это убеждает нас в том, что свет и звук распро-
страняются с различной скоростью. Свет обгоняет звук,
и поэтому мы сначала видим, а потом слышим. Скорость
света — самая большая скорость в природе; она равна
300 миллионам метров в одну секунду. Скорость же звука
в воздухе составляет всего около 340 метров в секунду,
т. е. в 900 тысяч раз меньше.
Интересно отметить, что скорость пули при вылете
из ствола винтовки почти в три раза больше скорости
йука. Когда пуля летит по прямой линии, она обгоняет
звук выстрела. В этом случае звук не может служить
предостережением. Другое дело при стрельбе из гаубиц
или миномётов. Здесь снаряд летит по кривой (с большим
углом возвышения); путь его к цели тем самым удли-
няется, и звук выстрела может опередить снаряд, даже
если начальная скорость снаряда равна или больше ско-
рости звука.
За движением звуковой волны можно проследить
даже взглядом! Представьте себе, что идёт длинная ко-
лонна людей с оркестром впереди. Все шагают в такт му-
зыке. Но если посмотреть со стороны, то нетрудно заме-
тить, что последние ряды идут не в ногу с первыми. Это
29
происходит потому, что звук оркестра до задних рядов
доходит позже.
Но скорость звука — величина непостоянная. Даже
в одном и том же веществе она не всегда одинакова. Так,
в воздухе при двадцатиградусном морозе звук проходит
318 метров за секунду, а при 20 градусах тепла —
342,5 метра. В различных твёрдых телах и жидкостях
звук также распространяется с различными скоростями.
Скорость звука в воде впервые была измерена
в 1827 году. С борта одной лодки на верёвке в воду был
спущен колокол (рис. 10). Вторая лодка находилась
на расстоянии 13 847 метров от первой (рис. 11). В тот мо-
мент, когда на первой лодке молоток ударял в колокол,
на ней одновременно производилась и вспышка пороха.
Рис. 10. Измерение скорости звука в воде.
Человек, сидящий в этой лодке, передаёт звук.
На второй лодке человек наблюдал момент вспышки
и отмечал момент прихода звука от колокола. Таким
путём было вычислено время пробега звуковой волной
расстояния между лодками по воде. Оказалось, что ско-
рость звука в воде в четыре раза больше, чем в воздухе.
За одну секунду звук в воде проходит 1435 метров.
В большинстве твёрдых тел скорость звука ещё
больше. Например, в дереве она достигает 4800 метров,
в стали — 5000 метров, в стекле — 5600 метров в се-
кунду.
33
Звуки, различные по высоте, распространяются в од-
ном и том же веществе с одинаковой скоростью. Если
бы это было не так, то нельзя было бы слушать музыку
издалека. Одни звуки обгоняли бы другие, и вместо
стройной мелодии вдали от оркестра слышался бы про-
сто шум.
Некоторые племена, например племена экваториаль-
ной Африки, ещё и поныне непосредственно используют
звук как средство связи. Для этой цели чаще всего упо-
требляются специальные барабаны. Услышанные в одном
месте, условные звуковые сигналы тотчас же передаются
дальше. Таким путём очень скоро всё племя оповещается
о каком-либо событии.
Рис. 11. Измерение скорости звука в воде. Здесь
человек воспринимает звук.
Этот способ требует, однако, много времени. Под-
считаем, например, с какой быстротой может быть
передан звуковой сигнал из Москвы в Ленинград.
Расстояние между этими городами — 640 километров. Бу-
дем считать, что звук в воздухе за одну секунду прохо-
дит 340 метров.
Если бы мы могли крикнуть так громко, чтобы звук
из Москвы долетел до Ленинграда, нас услышали бы че-
рез 31 минуту. Но звук быстро ослабевает с расстоянием
и вскоре становится неслышимым. Чтобы передать звук
на такое большое расстояние, его надо по мере затуха-
ния воспроизводить в пути с новой силой. Для этого при-
шлось бы на определённом расстоянии друг от друга рас-
ставить людей. Каждый из них, услышав сигнал со-
седа, стоящего ближе к Москве, должен тут же пере-
дать его соседу в сторону Ленинграда. Ясно, что на
такую передачу будет затрачено значительно больше
получаса.
После того как были изобретены телефон, телеграф
и радио, такой способ передачи звука на большие, расстоя-
ния потерял смысл.
Современные способы связи основаны на том, что звук
передаётся на большие расстояния при помощи электри-
ческого тока по проводам (телефон), либо при помощи
электромагнитных колебаний, распространяющихся в про-
странстве практически мгновенно (радио).
Когда человек говорит в микрофон, включённый
в электрическую цепь, звуковые волны вызывают элек-
трические колебания. Эти колебания со скоростью света
идут по проводам или по воздуху. Станция приёма пере-
водит полученные сигналы снова в звуки. При этом зву-
ковые волны проходят очень короткий путь: от говоря-
щего человека до микрофона и от телефонной трубки или
репродуктора до уха слушающего. Всё остальное рас-
стояние звук как бы «переносится» электромагнитными
колебаниями. Благодаря такому способу передачи звуки
переносятся моментально на тысячи километров (более
подробно об этом см. в книжке «Научно-популярной биб-
лиотеки» Гостехиздата: В. Д. Охотников, «В мире
застывших звуков»).
Представьте себе двух человек, один из которых слу-
шает концерт в зале Московской консерватории, а дру-
гой — дома по радио, находясь где-нибудь на Дальнем
Востоке. Кто из них раньше будет слышать му-
зыку?
Если первый находится в 15—20 метрах от оркестра,
то к нему по воздуху звуки дойдут приблизительно
за 0,05 секунды.
Эти же звуки, переданные через микрофон на радио-
станцию и затем в пространство при помощи радиоволны,
помчатся со скоростью 300 тысяч километров в одну се-
кунду, и за 0,05 доли секунды они окажутся где-нибудь
32
в Тихом океане или Америке. Нашего же слушателя они
достигнут примерно за половину указанного времени.
И получается так, что по радио слушатель на расстоя-
нии 7—8 тысяч километров воспринимает звуки музыки
на 0,02—0,03 доли секунды раньше, чем человек, нахо-
дящийся в концертном зале!
2.	КОГДА СЛЫШНО ВДАЛИ
И НЕ СЛЫШНО ВБЛИЗИ
Чтобы лучше слышать разговор, пение или музыку,
мы подходим или садимся поближе, так как каждому
ясно, что вблизи звук слышней, чем издали. Но как
ни странно, это не всегда верно! Бывает и так, что в ме-
стах, расположенных к источнику ближе, звука не слышно
совсем, а вдали слышно хорошо. Известен, например, та-
кой случай. В Англии на одном военном заводе однажды
произошёл огромный взрыв. На расстоянии 180 километ-
ров от завода взрыв был отчетливо слышен, а жители
селений, расположенных всего в 30 километрах от за-
вода, и не подозревали о случившемся несчастье.
В опасных для плавания судов местах—на мысах,
мелях, подводных камнях часто выставляются преду-
преждающие световые или звуковые маяки. Тёмной
ночью яркий свет виден за десятки километров. Но в ту-
ман, пургу или сильный дождь это расстояние сильно
уменьшается. Тогда большую услугу оказывают звуко-
вые сигналы — сирены, гудки, колокольный звон или
стрельба из орудий. Однако и эти сигналы также
не всегда надёжны: в отдельных местах около таких мая-
ков звук пропадает.
ААы привыкли думать, что если на пути звука нет ви-
димых преград, то он слышен повсюду, начиная от источ-
ника и кончая расстоянием, где звуковая волна ослабе-
вает настолько, что перестаёт действовать на ухо. Но это
не всегда верно. Почему же в Каких-то местах своего
пути звук исчезает и образуются «зоны молчания»?
Оказывается, воздух не везде однороден для звука.
Известно, что воздух постоянно находится в движении.
Скорость его движения в различных слоях не одинакова.
В слоях, близких к земле, воздух соприкасается с её по-
верхностью, зданиями, лесами, и поэтому скорость его
33
здесь меньше, чем вверху. Благодаря этому и звуковая
волна идёт не одинаково быстро вверху и внизу. Если
движение воздуха, т. е. ветер — попутчик звуку, то
в верхних слоях воздуха ветер будет сильнее подгонять
звуковую волну, чем в нижних. При встречном ветре
звук вверху распространяется медленнее, чем внизу. Та-
кое различие в скоростях сказывается на форме звуковой
волны. В результате искажения формы волны звук рас-
пространяется непрямолинейно. При попутном ветре ли-
ния распространения звуковой волны изгибается вниз,
при встречном — вверх.
На рисунке 12 изображены пути и форма звуковых
волн. Ветер дует слева. В любом месте поверхности земли
Рис. 12. Распространение звука заводского гудка по ветру и против
ветра. Пунктирные линии показывают форму расходящейся звукорсй
волны при отсутствии ветра; сплошные линии — форму звуковой волны
при ветре, дующем слева направо.
справа от завода звук гудка слышен. Если же стать
слева, в месте, обозначенном цифрой /, то звуковая волна
может пройти над головой, и тогда звук не будет слышен.
Часто этим свойством звука пользуются охотники при
выслеживании добычи. Они стараются приближаться
к ней против ветра. Тогда шорох шагов не вспугивает жи-
вотное: звуковая волна поднимается от поверхности земли
34
вверх и проходит над его головой. Вспомните, как из-под
самых ног вылетают иногда птицы, когда мы проходим
по лесу. Подойти к птице, сидящей на дереве, или к круп-
ному зверю значительно труднее,— поднимающаяся вверх
волна уносит на значительное расстояние даже очень
слабые звуки нашего приближения.
Когда звуковая волна проходит близко от земли, то
благодаря трению она очень сильно ослабевает й вскоре
делается неслышимой. Ровная поверхность плотного
снега или спокойной воды создаёт меньшее трение, чем
земля, покрытая травой, кустами или строениями. Вот по-
чему всплески вёсел, например, далеко слышны над водой.
Многие убеждены, что против ветра звук всегда слы-
шен на меньшем расстоянии, чем по ветру. Покажем, что
и это не всегда так. Обратимся к тому же рисунку 12.
Пусть один человек встанет слева от источника звука,
но на возвышенности (в месте, обозначенном цифрой 2),
а другой будет стоять на таком же расстоянии справа на
земле (место у цифры 5). К стоящему слева волны дохо-
дят по верхним слоям воздуха, где звук ослабевает незна-
чительно, хотя и идёт навстречу ветру. А человек с пра-
вой стороны услышит более слабый звук, так как трение
о поверхность земли сильно ослабляет звуковую волну.
Скорость ветра сама по себе слишком мала в сравне-
нии со скоростью звука, чтобы существенно влиять
на дальность распространения звуковой волны. В самом
деле, 20—25 метров в секунду — это. сильный ветер,
а скорость звука — около 340 метров в секунду. Таким об-
разом, даже против самого сильного ветра звук будет
распространяться почти с такой же скоростью, как
и в безветренную погоду.
Есть ещё одна причина неравномерного распростране-
ния звука в воздухе. Это — различная температура от-
дельных его слоёв. В середине жаркого солнечного дня
земля сильно нагревается и нагревает ближайшие к ней
слои воздуха. Верхние слои оказываются более холод-
ными. А вы уже знаете, что в тёплом воздухе звук рас-
пространяется быстрее, чем в холодном. Неодинаково на-
гретые слои воздуха, подобно ветру, изменяют направ-
ление звука. Днём звуковая волна изгибается вверх, по-
тому что скорость звука в нижних более нагретых слоях
больше, чем в верхних слоях. Вечером, когда земля.
3*
35
а с ней и близлежащие слои воздуха быстро остывают,
верхние слои становятся теплее нижних, скорость звука
в них больше, и линия распространения звуковых волн
изгибается вниз. Поэтому по вечерам на ровном месте бы-
вает лучше слышно.
Наблюдая за облаками, часто можно заметить, как
на разных высотах они движутся не только с различной
скоростью, но иногда и в разных направлениях. Значит,
ветер на различной высоте от земли может иметь неоди-
наковые скорость и направление. Форма звуковой волны
в таких слоях будет также изменяться от слоя к слою.
Пусть, например, звук идёт против ветра. В этом случае
линия распространения звука должна изогнуться и на-
правиться вверх. Но если на её пути встретится слой мед-
ленно движущегося воздуха, она вновь изменит своё на-
Рис. 13. «Зона молчания».
правление и может снова вернуться на землю. Вот
тогда-то на пространстве от места, где волна поднимается
в высоту, до места, в котором она возвращается
на землю, и возникает «зона молчания» (рис. 13).
3.	КОГДА ШЕПЧУТ СТЕНЫ
Если вам приходилось когда-нибудь итти по длин-
ному тёмному коридору, то вы, вероятно, обращали вни-
мание на одно очень любопытное обстоятельство. При-
ближаясь к концу коридора или к его повороту, вы иногда
чувствуете уже на расстоянии стену, преграждающую
ваш путь. Кто же предупреждает вас о приближении
к преграде? Оказывается, эти предупреждения делает
ваш собственный слух. Вспомните, обычно в таких слу-
чаях вы стараетесь что-нибудь говорить, покашливать или,
36
шагая, стучать ногами. Прислушиваясь к изменению этих
звуков и не вдумываясь в причину явления, вы оцени-
ваете расстояние, отделяющее вас от преграды.
Как это происходит?
Как луч света отражается от зеркала, так и звуковая
волна отражается от больших поверхностей, стоящих
на её пути. Для того чтобы звук дошёл до стены и, отра-
жённый, возвратился к нам, потребуется некоторое время.
Когда отражающая поверхность далеко, время для про-
хождения звука также сравнительно велико; когда же
эта поверхность близка, звук возвращается скорее. При-
слушиваясь к этим отражённым звукам, мы и оцениваем
расстояние, отделяющее нас от стены или иной преграды.
Особенно сильно это чувство развито у слепых. Очень
часто слепые люди, впервые приходя в помещение, после
нескольких произнесённых фраз довольно точно опреде-
ляют его размеры на слух.
Мы различаем отдельные короткие звуки в том слу-
чае, когда один звук следует за другим не чаше, чем че-
рез 715 долю секунды. Если число отдельных звуков
больше 15 в секунду, то они нам покажутся одним непре-
рывным звуком. Отбивая на барабане дробь, так, чтобы
один удар за другим следовал чаще, чем через 715 долю
секунды, мы не будем слышать отдельных ударов,— они
сольются в единый звук. Когда отражённая звуковая
волна возвращается к нам быстрее, чем через 715 долю
секунды, то она сольётся с прямой волной от источ-
ника, изменяя силу его звука. Подмечая это изменение,
мы и оцениваем расстояние до стены.
На каком расстоянии должна находиться стена,
чтобы прямой и отражённый звуки сливались в один? Это
легко подсчитать. За одну секунду звук проходит
340 метров. За 715 долю секунды он пройдёт 340: 15 =
= 23 метра. Так как звук делает два конца—до стены
и обратно, то стена должна быть не дальше 23:2 =
= 11,5 метра.
Прежде чем звуковая волна совершенно затухнет, она
в небольшом помещении сотни раз отразится от стен, по-
толка и пола. В этом случае последний отражённый звук
достигнет нашего уха спустя несколько секунд. В продол-
жение всего этого времени будет ощущаться постепенно
уменьшающийся гул. Этим и объясняется гулкость пу-
37
стих помещений. Нередко люди делают ложное заключе-
ние о силе своего голоса, пробуя петь или декламировать
в такого рода комнатах. Сравните впечатление от собст-
венного голоса, когда вы поёте в пустой комнате и затем
в комнате, заставленной мебелью, устланной коврами, за-
драпированной шторами,— и вы убедитесь в этом.
Отражение звуковых волн обязательно принимается в
расчёт при постройке театров, кино, домов культуры и
других общественных зданий. Так, например, в зритель-
ных залах театров, во избежание нежелательных отра-
жённых звуков, стены и потолки не делают сплошными и
гладкими; их обивают звукопоглощающим материалом;
развешивают шторы, занавесы, устанавливают мягкую
мебель, устраивают всевозможные ниши и балконы. Звук
сильно поглощается такими предметами и не отражается.
Зал, предназначенный для большого оркестра, обычно
мало пригоден для собраний. Речь в таких залах стано-
вится или мало разборчивой, или неестественно глухой.
Напрасно в этих
Рис. 14. Схема распространения звука
в гроте «Ухо Дионисия».
случаях некоторые
ораторы стараются
кричать, желая быть
всеми услышанны-
ми. Это ни к чему
не приводит. С повы-
шением силы голоса
возрастает и сила
мешающих отра-
жённых звуков.
Явление отраже-
рых помещениях приводит к
Вот два примера.
Если говорить шопотом у
св. Павла в Лондоне, то этот
ния звуков в некото-
интересным результатам.
внутренней стены собора
шопот можно слышать в
любом месте, даже на противоположном конце этого
огромного здания; при этом необходимо только стать
достаточно близко к стене. Создаётся впечатление, будто
шепчут сами стены. Объясняется это тем, что отражён-
ные стенами звуковые волны вновь собираются около
стен, оставаясь при этом настолько сильными, что могут
быть слышимыми.
38
Другой пример. Около одного из итальянских горо-
дов есть грот; его называют «Ухо Дионисия» (рис. 14).
Благодаря особой форме свода этого грота в нём есть
два удивительных места; они отмечены на рисунке циф-
рами 1 и 2. Всё, что вы говорите, находясь на месте /, так
отчётливо слышно в месте 2, что можно подумать, будто
говорят именно здесь. В промежуточных местах, лежа-
щих значительно ближе к месту /, совершенно ничего не
слышно. Разгадка этого странного на первый взгляд
явления в том, что звуки, идущие из места /, отражаются
от свода так, что вновь все собираются в месте 2.
4.	НЕВИДИМЫЕ ПРЕГРАДЫ
Наблюдается отражение звуков и на открытом воз-
духе,— правда, гораздо реже, чем в закрытых поме-
щениях. Это — всем знакомое эхо. Как же оно возникает?
Пусть отражающая поверхность—гора, скала, сте-
на большого дома или опушка леса — находится от
нас на расстоянии ста метров. Если крикнуть, то звук
дойдёт до этой поверхности, отразится от неё и возвра-
тится к нам. При этом он пройдёт путь в двести метров
и затратит немного больше половины секунды времени.
Но мы уже знаем, что два звука, следующие друг за дру-
гом с промежутком, большим 715 доли секунды, мы слы-
шим раздельно. Поэтому, произнося короткое слово в
один, два слога, можно слышать его полное повторение.
Если же произносить слово более длинное, например,
бар-ри-ка-да, то первые два слога успеют возвра-
титься к нам в тот момент, когда мы произносим послед-
ние. А так как отражённые звуки более слабые, то мы их
не услышим. Спустя четверть секунды после произнесе-
ния последнего слога д а придёт отражённый слог к а, а
ещё через четверть секунды возвратится и слог да.
В результате мы ясно услышим: а - д а.
Когда отражающих поверхностей много, и находятся
они на разных расстояниях, то от более удалённых
поверхностей отражённые волны придут позднее, и то-
гда можно слышать многократное эхо. Примером такого
многократного эхо служит, например, гром. При электри-
ческом разряде в воздухе — молнии — раздаётся треск;
39
многократное отражение его от различных поверхностей
и создаёт грандиозное эхо — раскаты грома.
Мы привыкли слышать эхо у опушки леса, вблизи скал
или в горах, т. е. там, где есть видимая преграда на пути
звука. Но ведь эхо возникает и на равнине, и в поле,
в пустыне, и на море, где для звука твёрдых преград нет.
Как же объяснить такое загадочное эхо?
Оказывается, что звук может отражаться даже от
воздуха! Происходит это в тех случаях, когда звуковая
волна встречает на своём пути слои воздуха с другой
температурой или другой скоростью. Представим себе,
что она встретит более нагретый слой воздуха. Её напра-
вление тотчас же изменится, и может быть так, что в
конце концов звук возвратится обратно. То же самое
произойдёт и в том случае, если звук встретит слой воз-
духа, содержащего другое количество водяных паров,
т. е. более влажного или более сухого. Такие отражаю-
щие звук «облака» не имеют ничего общего с обыкновен-
ными облаками и туманом. Они постоянно имеются в воз-
духе, создавая невидимые преграды звуку. Вот почему
иногда и в безоблачный день на равнине можно слышать
эхо. А дождь, снег и туман цри равномерном распре-
делении в воздухе, как это ни покажется вам странным,
в очень малой степени препятствуют распространению
звука.
5.	СЛЕПЫЕ РАЗВЕДЧИКИ
Когда называют ваше имя, вы поворачиваете голову
в сторону зовущего. Обычно вы легко отыскиваете
направление на источник звука. Человек с нормальным
слухом может определять это направление с точностью
до 4 градусов. Это значит, что, находясь от источника
звука на расстоянии ста метров, человек по слуху может
указать путь к нему с ошибкой всего на 6—7 метров в
сторону. При увеличении расстояния увеличивается и
ошибка в определении. Так, если за километр идёт
стрельба, то местонахождение орудия на слух может
быть определено с точностью до 60—70 метров вправо
или влево от истинного положения.
Направление вверх или вниз мы определяем на слух
значительно хуже. Здесь, очевидно, сказывается отсут-
ствие практики в занятиях такого рода.
40
Что необходимо иметь, чтобы быть способным нахо-
дить по слуху источник звука?
Оказывается, надо иметь два уха! Человек, глухой на
одно ухо, определяет направление с большим трудом и
менее точно. В этом легко убедиться. Закройте одно
ухо и оба глаза и покрутитесь немного на одном месте.
После этого пусть кто-нибудь вас позовёт. Не откры-
вая глаз, укажите рукой, откуда вас зовут, и в боль-
шинстве случаев вы грубо ошибётесь. Способность
определять направление на источник звука названа
бинауральным эффектом (бинауральный озна-
чает «двуухий»).
Это явление объясняют двумя причинами. Если источ-
ник находится справа, то правым ухом мы слышим звук
более громкий, чем левым. Голова как бы загораживает
левое ухо от попадания в него звуковой волны (правда,
это справедливо только для высоких звуков; звуки низ-
кие огибают голову, как всякое небольшое препятствие,
и попадают в левое ухо почти не ослабленными). Поэтому
в одно ухо звуков попадает больше, а в другое меньше.
Одним ухом мы слышим громче, другим тише. Эта раз-
ность в громкости перерабатывается в нашем мозгу в
чувство определённого направления. Мы поворачиваем
голову до тех пор, пока оба уха не будут слышать оди-
наково громко. А это наступит тогда, когда источник
звука окажется прямо перед нами.
Здесь уместно привести интересный пример того, как
волны низких звуков огибают препятствия, стоящие на
их пути. Достаточно свернуть с большой шумной улицы
в переулок, как сразу же изменяется характер шума. Рез-
кие пронзительные гудки, звонки, крики и лязг металла
частично отразятся стенами домов, частично поглотятся
ими и затухнут, а низкие звуки свободно огибают дома
и проникают в узкие боковые улицы, наполняя их ровным
приглушённым шумом.
Укажем и вторую причину бинаурального эффекта.
Когда источник звука находится сбоку, то одно ухо к
нему ближе, чем другое. Поэтому звуки приходят к
обоим ушам не одновременно. Эта разность во времени
прихода звука помогает нам также определять напра-
вление на источник звука. Чем больше расстояние между
41
ушами, тем позже приходит звук во второе ухо, тем
легче и точнее можно определить направление на источ-
ник звука. Повидимому, слоны в этом отношении нахо-
дятся в выигрышном положении перед человеком: их уши
широко расставлены.
Рис. 15. Звукоулавливатель.
Оба эти объяснения не противоречат друг другу.
Вероятно, определять направление на источник звука
помогает нам и разная громкость, и разное
время прихода звуковой волны к обоим ушам.
42
А как же мы отличаем звук, идущий спереди, от
звука, идущего сзади? Ведь в этом случае одинаково
сильный звук приходит одновременно к обоим ушам.
Понаблюдайте, как прислушивается к чему-нибудь
человек. Прежде всего голова его слегка наклоняется
набок и затем немного поворачивается в сторону. Этим
положением достигается и разность в громкости и разность
во времени прихода звука к ушам, то-есть как раз те
условия, которые позволяют лучше определить напра-
вление.
Особенно точно определяют направление на источник
звука слепые. Ещё в период первой мировой войны в
английскую армию привлекали слепых в качестве слуха-
чей-разведчиков для обнаружения неприятельских само-
лётов и артиллерийских батарей.
Бинауральный эффект положен и в основу устрой-
ства звукоулавливателей (рис. 15). Соединённые попарно
четыре рупора позволяют производить пеленгова-
ние, т. е. определение направления, как в
горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Линия
пересечения этих плоскостей даёт направление на летя-
щий самолёт.
6.	НЕСЛЫШИМЫЕ ЗВУКИ
Если из кристалла горного хрусталя или кварца
вырезать определённым образом ровную пластинку, посе-
ребрить её противоположные грани и присоединить её
к радиопередатчику, то пластинка в такт с работой при-
бора то утолщается, то делается тоньше. Грани пластинки
совершают такое же колебательное движение, как и
ветви звучащего камертона. В среде, окружающей пла-
стинку, возникают чередующиеся разрежения и сгуще-
ния, то-есть то, что мы называем звуковой волной. При-
меняя источники переменного тока или генераторы высо-
кой частоты, можно заставить колебаться пластинку
кварца миллионы и сотни миллионов раз в одну се-
кунду. Ясно, что образующаяся при этом волна лежит да-
леко за пределами чувствительности нашего уха. Звуки
такой частоты мы не слышим, это — ультразвуки.
В отличие от слышимых звуков, распространяющихся
в однородной среде по всем направлениям, ультразвуки
43
идут в виде узкого луча и могут быть посланы источни-
ком в желаемом направлении.
В жидкостях и твёрдых телах ультразвуки распро-
страняются, почти не ослабевая с расстоянием. В воз-
духе их сила быстро уменьшается.
Эти замечательные свойства ультразвуков положены
в основу устройства ряда ценных приборов. Среди них
широкое распространение получили так называемые
ультразвуковые локаторы и дефекто-
скопы.
Ультразвуковой локатор состоит из излучателя уль-
тразвука и связанного с ним сложного приёмного радио-
устройства.
Через определённые промежутки времени излучатель
посылает короткие ультразвуковые сигналы. Эти сигналы
идут по прямой линии, пока не встретят на своём пути
какого-либо препятствия. Натолкнувшись на него, они
отразятся и частично возвратятся обратно к источнику,
как возвращается к нам эхо.
Зная скорость распространения ультразвука и вре-
мя, прошедшее от момента посылки сигнала до его воз-
вращения, легко рассчитать расстояние до предмета, от-
разившего ультразвук. Такие локаторы устанавливаются
обыкновенно на кораблях. С их помощью определяются
глубины морей и океанов, обнаруживаются мели, рифы
и другие опасные для плавания места. В военное время
отыскиваются неприятельские подводные лодки и мины.
На рыболовецких судах локатор помогает «нащупать»
косяк рыбы.
Нет больше риска плавать ночью и в тумане — при-
бор укажет безопасный путь. Никогда не повторится
трагедия, постигшая в 1912 году один из самых больших
в мире океанских пароходов «Титаник», который наско-
чил на пловучую ледяную гору (айсберг) и затонул так
быстро, что из нескольких тысяч пассажиров и команды
спаслось только несколько человек.
Немалую пользу приносят в технике изобретённые
проф. Соколовым дефектоскопы, которые с помощью
ультразвуков позволяют обнаруживать изъяны в метал-
лических изделиях.
Укажем ещё на применение ультразвуков в меди-
цине.
44
При ослаблении сердечной деятельности больному ча-
сто помогает камфора. Врачи в этих случаях обычно
вводят раствор камфоры под кожу. Но вся беда в том,
что камфора плохо растворяется, и поэтому её действие
задерживается. Иногда эта задержка может стать роко-
вой для человека. Ввести камфору непосредственно в
кровь нельзя: нерастворённые частицы её могут закупо-
рить кровеносные сосуды, и тогда наступит быстрая
смерть. Но стоит только подвергнуть смесь воды с кам-
форой облучению ультразвуком, как частички камфоры
будут так измельчены, что их без опасения можно вво-
дить в вену больного.
Трудно перечислить все те области, где находят
теперь применение ультразвуки. Всё чаще и чаще они
используются в лабораториях и в различных отраслях
производства. И если ещё недавно казалось, что в науке
о звуках всё исследовано и остаётся, может быть, только
уточнить некоторые закономерности, то с открытием
ультразвуков перед наукой встало много новых сложных
вопросов. Ведущая роль в разрешении этих вопросов при-
надлежит советским учёным.
В заключение мы приведём один интересный пример
использования ультразвуков животными.
Внимание биологов давно привлекала особенность
полёта летучих мышей. Летучая мышь плохо видит. Тем
не менее она быстро и свободно может летать в тем-
ноте, не наталкиваясь даже на такие малозаметные пре-
пятствия, как натянутые проволоки. Даже совершенно
ослеплённая мышь сохраняет способность обходить пре-
пятствия на своём пути. Правда, не всякую преграду
обнаруживает мышь; например, она может натолкнуться
на голову, покрытую волосами, на мягкую мебель, што-
ры, драпировки и прочее. Разгадка этого своеобразного
явления оказалась несколько неожиданной. Летучая
мышь при полёте издаёт не только характерный хриплый
звук, но ещё и ультразвук, который она порциями посы-
лает по направлению своего движения. При этом своими
широкими ушными раковинами она улавливает отра-
жённую волну. Если отражённого сигнала нет, мышь
спокойно продолжает полёт. Но вот мышь ловит отра-
жённую волну — значит, на пути есть какое-то препят-
ствие. Чем ближе она подлетает к нему, тем чаще посы-
45
лает своих «разведчиков», меняя при этом направление
полёта в поисках свободного пути.
Каким образом учёные раскрыли эту тайну летучей
мыши?
Навстречу летящей мыши при помощи особого при-
бора посылались такие же сигналы, какие она сама посы-
лает. Мышь принимала эти сигналы за эхо своих соб-
ственных сигналов и сворачивала в сторону, облетая
десуществующие преграды!
Но почему же мышь не замечает мягких предметов
и наталкивается на них? Ответ очень прост. Эти предметы
почти целиком поглощают падающие на них ультразвуки,
и мышь, не получая обратно своих сигналов, принимает
бархат, вату, волосы и другие мягкие предметы за пу-
стоту.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ДДного ещё интересного имеется в области звука и слуха,
но, конечно, обо всём не расскажешь в такой малень-
кой книжке. Наша задача заключалась в том, чтобы про-
будить у читателя интерес к этой замечательной области
естествознания и помочь сделать в ней самые первые
шаги.
В жизни нередко приходится сталкиваться со столь
сложными звуковыми явлениями, физическую сторону ко-
торых нелегко бывает объяснить. Однако с развитием
науки, с усовершенствованием её методов исследования
мы всё реже и реже встречаемся с непонятными для нас
явлениями. И то, что недавно служило поводом для все-
возможных суеверий, теперь укладывается в рамки стро-
гих физических законов.
Наука — могучее оружие в руках народа, строящего
новое коммунистическое общество. Наша советская
наука — передовая наука, служащая интересам народа.
Она крепко и неразрывно связана с жизнью, с практикой,
с производством. Она строится и развивается на прочной
основе, используя единственно научный метод познания
природы — диалектический материализм.
Наука помогает нам понять закономерности развития
природы и общества, помогает изменять, революционно
перестраивать мир в интересах прогресса, на благо на-
рода. Перед советской наукой стоят задачи, диктуемые
46
интересами всего народа, интересами коммунистического
строительства. Советская паука решительно отбрасы-
вает все устаревшие, отжившие положения в пауке,
горячо поддерживая всё новое, передовое и прогрес-
сивное.
Овладев творческим методом марксизма-ленинизма,
наши учёные обогащают отечественную науку новыми от-
крытиями и достижениями, приумножая её славу. Наши
учёные настойчиво и терпеливо изучают природу во всём
её многообразии, проникают в её глубины, отыскивают но-
вые закономерности в ней. Все научные изыскания у нас
связаны одной общей идеей: подчинить природу человеку,
использовать все возможности для того, чтобы народ
лучше жил, лучше работал и лучше отдыхал.
Совершенно иное в странах капитала. Там наука при-
звана служить не народу, а эксплоататорским классам.
В буржуазной науке господствуют реакционные, идеали-
стические взгляды, проповедуются человеконенавистниче-
ские «теории».
Капиталистический строй превратил учёных и изобре-
тателей в наёмников капитала, лишив их свободы науч-
ного творчества. Там многие научные открытия, изобрете-
ния и усовершенствования, которые могли бы облегчить
работу и жизнь людей, не находят себе применения, а кла-
дутся под спуд капиталистическими монополиями. Доста-
точно сказать, что американский автомобильный трест
«Дженерал моторе» использует в производстве только
один процент имеющихся у него патентов, а 99 процентов
присвоены этим трестом лишь для того, чтобы не дать воз-
можности другим воспользоваться результатами научно-
технических достижений.
Можно быть уверенным, что капиталист—владелец
предприятия не станет, например, бороться с шумом,
не станет без выгоды для себя заботиться об оздоровлении
труда рабочего. В то же время в нашей стране шуму объ-
явлена настоящая война, с ним борются, его отовсюду из-
гоняют, создавая здоровую рабочую обстановку.
Нигде в мире не уделяется такого большого внимания
условиями труда, как в СССР. Советское государство рас-
ходует огромные средства на охрану труда, на улучшение
его условий, на научно-исследовательскую работу в этом
направлении. Выделяемые на охрану здоровья трудящихся
47
средства из государственного бюджета увеличиваются
из года в год. Самая демократическая в мире конститу-
ция СССР закрепляет право за рабочими на здоровый,
культурный и безопасный труд.
Если в империалистическом лагере достижения науки
используются для обогащения кучки финансовых и про-
мышленных магнатов, для усиления эксплоатации трудя-
щихся, для подготовки преступной войны против СССР
и стран народной демократии, то советская наука, напро-
тив, проникнута мирными стремлениями, желанием обес-
печить мир во всём мире.
Передовая советская наука —это великая власть сво-
бодного человека над природой, могучая сила преобразо-
вания природы в интересах человечества.
Цена 80 к.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТЕХН И КО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
Вып. 1. Проф. Р. В. КУНИЦКИЙ. Было ли начало мира.
Выл. 2. Проф. М. Ф. СУББОТИН. Происхождение и воз-
раст Земли.
Вып. 3. Проф. К. Л. БАЕВ. Земля и планеты.
Вып. 4. Проф. К. Ф. ОГОРОДНИКОВ. На чём Земля дер-
жится.
Вып. 5. Проф. А. А. МИХАЙЛОВ. Солнечные и лунные
затмения.
Вып. 6. Акад. В. А. ОБРУЧЕВ. Происхождение гор и
материков.
Вып. 7. Проф. В. И. ГРОМОВ. Из прошлого Земли.
Вып. 8. Е. П. ЗАВАРИЦКАЯ. Вулканы.
Вып. 9. Проф. Г. П. ГОРШКОВ. Землетрясения.
Вып. 10. Проф. В. Г. БОГОРОВ. Подводный мир.
Вып. 11. Б.Н. СУСЛОВ. Между пылинками и молекулами.
Вып. 12. А. С. ДАНЦИГЕР. Электрическая лампочка.
Вып. 13. Проф. В. Г. БОГОРОВ. Моря и океаны.
Вып. 14. А. С. ФЁДОРОВ. Огненный воздух.
Вып. 15. Б. Н. СУСЛОВ. Звук и слух.
Вып. 16. Ф. Л. ВЕЙТКОВ. Электричество в нашей жизни.
Вып. 17. А.Л.КОЛЕСНИКОВ. Из чего состоит Вселенная.
Вып. 18. А. П. КРЮЧКОВ. Искусственный каучук.
Вып. 19. Проф. А. И. КИТАЙГОРОДСКИЙ. Кристаллы.
Вып. 20. Проф. Б. Б. КУДРЯВЦЕВ. Движение молекул.