Борис Кудрявцев: О неслышимых звуках

Замечательный русский физик Петр Николаевич Лебедев, впервые применивший в исследовательской работе ультразвук, обратил внимание на то, что затухание высокочастотных звуков ставит предел распространению их в воздухе. П. Н. Лебедев подсчитал, что звуки с частотой около 5 миллионов колебаний в секунду практически не будут распространяться в воздухе, они будут затухать непосредственно у источника колебаний.

Хотя в жидких и твердых телах звук затухает несравненно медленнее, все же и в них нельзя беспредельно увеличивать его частоту. Рано или поздно мы, наконец, достигнем частот, соответствующих тепловым колебаниям молекул. Такие частоты будут верхней границей области ультразвуковых колебаний. Но чтобы достичь верхней границы ультразвуковых колебаний, надо увеличить частоту колебаний ультразвука еще в несколько тысяч раз по сравнению с той, которой удалось достичь сейчас.

Некоторые из замечательных свойств ультразвука, такие, например, как ускорение им химических превращений или способность дробить вещество, объясняются в большей степени его мощностью, нежели высокой частотой колебаний. Когда удалось получить достаточно мощные слышимые звуки, обнаружилось, что и они вызывают сходные действия. Поэтому когда в наше время говорят о практическом использовании ультразвуков, то часто обсуждают и возможные применения мощных слышимых звуков.

Первое практическое применение ультразвука относится к тем временам, когда наши знания вообще о звуках были очень скудными. Даже природа звука не была еще хорошо известна человеку, а об ультразвуке не имели и понятия.

Наблюдая окружающую жизнь, человек заметил, что собаки реагируют на какие-то звуки, которых он сам не слышит. С этим наблюдением и было связано первое применение ультразвуков.

С давних пор браконьеры — люди, занимающиеся недозволенной охотой, — жестоко преследовались законом. Они обычно пользовались особым коротким свистком, который так и назывался «свистком браконьера». Свисток издавал звук столь большой частоты, что человек его не слышал, но слышала собака.

Спрятавшись в кустах, браконьер мог спокойно подозвать к себе собаку, не опасаясь стоящего поблизости сторожа. Это объясняется тем, что область слышимых звуков для собак иная, чем для человека.

Впрочем, браконьеры так же мало задумывались над природой ультразвука, как не задумывался над превращением энергии первобытный человек, добывавший огонь ударом камня о камень.

Изучать же ультразвук стали сравнительно недавно.

В конце прошлого и начале нашего века в развитии науки произошел гигантский скачок. В эти годы была установлена сложность строения атома, обнаружена способность некоторых элементов самопроизвольно превращаться в другие, открыты различные «невидимые» лучи, замечательный русский ученый А. С. Попов подарил миру величайшее изобретение — радио. Все эти достижения подготовили почву для проникновения еще в одну, до того неведомую область природы — в мир ультразвуков.

Ультразвуковые волны были получены в физических лабораториях в самом конце прошлого века с помощью очень маленьких камертонов, имевших в длину всего несколько миллиметров. Частота ультразвука доходила до 90 тысяч колебаний в секунду. Использовали для получения ультразвука также и особые свистки, названные по имени изобретателя «свистками Гальтона» (рис. 5). Но практического применения неслышимые звуки не находили. Именно это обстоятельство и было одной из причин медленного вначале развития новой области знания.

Когда же в практической деятельности человека возникла потребность использования ультразвука, положение резко изменилось.

В первую мировую войну 1914–1918 гг. морской флот нес большие потери от подводных лодок. Просторы океана превратились буквально в ловушку для кораблей. Долгое время ученые тщетно пытались найти способы борьбы с подводными лодками.

Среди ученых, отдавших свои силы и знания этому делу, был знаменитый физик, впоследствии коммунист, Поль Ланжевен и другие исследователи.