Александр Леонович - Физика без формул

Можно ли назвать звуком то, что мы совсем не слышим? Ну и что, если не слышим мы? Разве эти звуки недоступны больше никому или ничему?

Скажем, звуки с частотой ниже 16 герц называют инфразвуком. И хотя наши уши такие колебания не «улавливают», но каким-то образом человек все-таки их воспринимает. При этом у нас возникают неприятные, а порой тревожные ощущения.

Давно было замечено, что некоторые животные намного раньше человека испытывают чувство опасности. Они заранее реагируют на далекий ураган или надвигающееся землетрясение. С другой стороны, ученые обнаружили, что при катастрофических событиях в природе возникает инфразвук — низкочастотные колебания воздуха. Это и породило гипотезу о том, что животные благодаря острому чутью воспринимают такие сигналы раньше, чем человек.

К сожалению, инфразвук создается многими машинами и промышленными установками. Если, скажем, он возникает в автомобиле или самолете, то через какое-то время летчиков или водителей охватывает беспокойство, они быстрее утомляются, а это может быть причиной аварии.

Шумят в инфразвуковом диапазоне вращающиеся детали некоторых станков, и тогда тяжелее работать на них. Да и всем, кто вокруг, придется несладко. Ничуть не лучше, если «гудит» инфразвуком вентиляция в жилом доме. Вроде бы не слышно, а люди раздражаются и даже могут заболеть. Избавиться от инфразвуковых невзгод позволяет специальный «тест», который должно пройти любое устройство. Если оно «фонит» в зоне инфразвука, то пропуска к людям не получит.

А как называется очень высокий звук? Такой вот писк, который для нашего уха недоступен? Это — ультразвук, колебания с частотой выше 20 000 герц.

Человек к ультразвуку ну совершенно глух. Однако многие животные свободно его воспринимают. Это, в том числе, так хорошо знакомые нам собаки. Но «лаять» ультразвуком собаки, увы, не могут. А вот летучие мыши и дельфины обладают удивительной способностью и испускать и принимать ультразвук.

Поль Ланжевен(1872–1946) — французский физик. Разработал методы получения ультразвуковых волн при помощи пьезокварца. Первым применил этот метод в подводной сигнализации и ультраакустическом эхолоте. Значительный вклад внес в теорию магнетизма, электродинамику. Активно участвовал в развитии квантовой механики и теории относительности.

Летучая мышь выглядит довольно неприятно. Не украшают ее и огромные, по сравнению с телом, уши. А необходимы они ей для улавливания звука, который она сама же издает. Несущийся с такой же, как и обычный звук, скоростью — более 300 метров в секунду, — ультразвук за мгновение успевает дойти до препятствия и вернуться, как эхо, обратно к мыши. Так она «прощупывает» этими сигналами пространство вокруг себя — словно прожектором светит в темноте и видит отраженный от предметов свет.

Разве не похожа «работа» летучей мыши на действие радиолокатора? Вопрос не праздный, ведь сегодня люди научились делать искусственную «летучую мышь».

Это эхолот, или ультразвуковой гидролокатор. Посылая с днища корабля сигналы в толщу воды, такой прибор может «прощупать» морское или океанское дно. Все неровности будут замечены, и отраженный сигнал сообщит о них приемнику на корабле.

Ультразвуковую информацию непрерывно преобразуют. И она предстает в виде линии на бумажной ленте, вычерчивающей контур дна прямо в капитанской рубке.

Можно ли говорить под водой? Нам, конечно, это не удастся — мы не привыкли к тому, что рот и нос заполнены водой. Дышать-то невозможно. А вот дельфины вполне могут обмениваться между собой сигналами, несущими необходимую им информацию. При этом они используют как обычный, так и ультразвук.

Дело в том, что для обнаружения препятствия нужны высокочастотные колебания. Они хорошо отражаются от различных предметов и возвращаются к приемнику. Так, летучая мышь, испуская ультразвук с частотой 30 000 герц, создает колебания с очень маленькой, короче сантиметра, длиной волны. Для такого звука уже и мошка будет заметным препятствием и отразит сигнал. Обычные же, «слышимые» волны имеют длину около одного метра. Такая волна мошки «не заметит» и распространится дальше.