Буравчик на звуковых волнах. Что мы слышим, и как это звучит? - Алексей А. Насретдинов

вой громкой сирены, то грубое рычание. Они содержат колебания с частотой около 6000 Гц – это верхний диапазон рояля – и являются одним из самых высокочастотных сигналов, издаваемых рыбами.

С ними почти та же история, что и с животными в лесу. Рыбы издают звуки, подают сигналы «недовольства», «тревоги», «агрессии», «призыва», «охраны» и другие. Долгое время считали, что рыбы не только немые, но и глухие. Конечно же, это не так.

Рыбы не имеют такого симпатичного украшения, как ушные раковины у млекопитающих. У рыб есть лишь внутреннее ухо, а внешнее ухо и среднее ухо, в том числе барабанная перепонка, отсутствуют. И долгое время унылые и ленивые ученые считали поэтому, что рыбы ничего не слышат и звуки для них не важны. Ученые сидели в своих кабинетах. В то время как любой рыбак знает, что рыбы замечательно слышат. Лишь относительно недавно, тридцать-сорок лет назад, специальные эксперименты доказали всем, что у рыб хороший слух. Рыбы прекрасно слышат низкие звуки от 50 до 2000–5000 Гц, а по чувствительности к звукам, лежащим в диапазоне 500–1000 Гц, слух рыб не уступает слуху млекопитающих.

У рыб позади глаза – хрящевой пузырек с камешками (часто фигурными). Они колеблются от ударов звуковых волн и через нервы передают эти сигналы мозгу. Рыбы слышат и друг друга, и звонок мобильного телефона, и разговоры людей, и музыку. Особенно им нравится норвежский язык. Рыбы могут даже танцевать танго под музыку, но они танцуют свое, подводное танго, и люди этот танец понять не могут.

Но и люди научились использовать звуки, распространяющиеся под водой. Подводные лодки могут переговариваться со своей базой с помощью звуков. Для этого у берега под водой рядом с базой строятся большие подводные антенны, а подводные лодки буксируют такие большие антенны за собой. Не очень удобно, но слышно.

Если под водой находятся какие-то трубы, по которым идет газ или нефть, очень важно обнаружить даже маленькую утечку из трубы и немедленно дырку заткнуть. Но как ее обнаружить? С помощью звуков. Под водой устанавливают датчики, которые слушают подводные звуки. И как только регистрируется подозрительный звук, в это место выплывает косяк водолазов со специальными затычками. И все там чинят.

Еще одной полезной штуковиной, придуманной людьми, является эхолот. Его называют гидролокатором, или сонаром. С помощью него исследуют дно морей и озер, а рыбаки могут искать большие скопления рыб и выбирать самых вкусных.

Принцип работы эхолота очень простой. Это обычное эхо. Корабль посылает звуковой сигнал вниз, под воду, а потом через какое-то время регистрирует отраженный сигнал, отраженный звук. Чем меньшее время пройдет до отклика, тем ближе дно моря или озера. Ну, еще компьютеры помогают, конечно, обрабатывать сигнал. Так можно определить не только расстояние до косяка рыбы, но и примерное количество рыб и даже их размер, вот как!

А вообще, замечательно понырять с трубкой и маской, послушать самому подводные звуки. Но только с папой и мамой, одному нельзя. Ну все, бывай! Пиши еще!

Эксперименты

Лучше всего человек слышит звуки в воздухе, но он может слышать их и под водой. Видел, наверное, выступления пловчих синхронного плавания? Наши регулярно занимают первые места в мире. В основном их головы находятся под водой. Для того чтобы синхронно выполнять движения, им нужно слушать музыку, ритм. Вот эта музыка и транслируется через подводные динамики пловчихам, позволяя им синхронно, одновременно выполнять сложные движения.

Существуют маленькие видеокамеры, позволяющие снимать под водой. Они не очень дорогие. Попробуй привязать такую камеру к веревке и еще для тяжести камень или железку. И аккуратно спусти под воду в пруду, речке или колодце. Ты не только услышишь подводный мир, посмотрев потом запись, но и увидишь его.

Конечно, ты можешь понырять с диктофоном, который не пропускает воду, или просто возьми любой диктофон и обмотай его полиэтиленовым пакетом и скотчем. Попроси папу помочь тебе. Поныряй, а потом послушай звуки подводного мира.

Дельфины, как ты знаешь, общаются на очень высоких частотах, 16 кГц и выше, – это выше тех звуков, что мы можем услышать, мы слышим лишь щелчки и свист дельфинов. Так они разговаривают под водой.

Киты же разговаривают очень низко – ниже 20 Гц, мы их разговоры тоже не можем услышать.

Давай поставим еще один хитрый эксперимент.

Возьми у папы старую коробку от телевизора или пылесоса. Тщательно проклей все углы коробки скотчем, клейкой лентой, нужно, чтобы коробка была совсем герметичной, не пропускала воздуха.

Теперь в центральной части одной из граней коробки, лучше большой, прорежь небольшую круглую дырочку диаметром 10–20 см. Лучше поручи это папе.

Теперь напусти в коробку дым – от тлеющей деревяшки, пластмассы, попроси папу помочь тебе. Когда коробка наполнится дымом, стукни по ее обратной стороне ладошкой, по той стороне, где нет дырки. Так ты создашь звук, звуковую волну и волну завихрения воздуха.

И вот это завихрение в виде тора (бублика), вылетит из дырки в коробке и полетит довольно далеко. Это очень красиво. Ты наглядно увидишь завихрения воздуха, которые создают звук.

Если не получится эксперимент, попробуй увеличить дырку в коробке, вначале немного, на сантиметр. Дым в коробке можно заменить и туманом, водяным паром. Для этого нужно в холодную погоду провести эксперимент на улице, поставив внутрь коробки кастрюлю с горячей водой.

Буравчик и шмель

Почему шмель жужжит низко, комар пищит высоко, а птица летает совсем без звуков?

Однажды Буравчик гулял в парке и увидел высокую кряжистую сосну, крепкую, как боровик. В ее большой кроне шумел ветер. Вот под этой сосной и уселся Буравчик, чтобы съесть бутерброд с колбасой и сыром, что дала ему мама. Бутерброд он запивал газировкой «Буравчик», которую делал его папа на заводе по производству газировок.

Высоко в небе бесшумно парила птица. Рядом с Буравчиком жужжал шмель – низко, басовито. Где-то пищал комар – высоко, звонко. И пришла в голову Буравчику мысль. Даже две мысли. Или три. Они так быстро сменяли друг друга, что Буравчик не успевал их подсчитывать. Будем считать, что пришли две мысли.

Ответы Буравчику нужны были немедленно, и он прибег к проверенному способу – достал из рюкзака планшетник и нажал на нем большую красную кнопку, которую Буравкик теперь называл «Вопрос писателю». Экран замигал, появилось окошечко.

В этом окошечке Буравчик написал свои вопросы.

Почему шмель жужжит низко, а комар пищит высоко?

А птица летает совсем без звуков?

Зажглась надпись:

«Жди ответа. А пока ешь свой бутерброд».

Бутерброд закончился, и ответ появился.

Молодой человек, на твои вопросы можно отвечать не один год. Но я попробую покороче.

Ты СЛЫШАЛ, как жужжит шмель, как пищит комар, ВИДЕЛ птицу, ОЩУЩАЛ вкус бутерброда – все это благодаря твоим чувствам: слуху, зрению, вкусу, обонянию, осязанию.

Что же такое ты слышал? Ты слышал ЗВУК. Низкий звук от крыльев шмеля и высокий – от крыльев комара. А что такое звук? Это звуковая волна. Помнишь волны на озере, куда вы с папой ходили на рыбалку? Вот и в воздухе есть такие же волны, только их не видно. Поэтому и звука не видно. Зато слышно.

На озере были большие волны и мелкая рябь, совсем маленькие волны. У длинных, больших волн не часто сменяются гребни и впадины на воде, а у коротких волн – часто. У волн на озере меняется высота, а в воздухе меняется давление. (Если тебе не очень понятно, что это такое, загляни в эксперимент в конце главы.) Ученые даже придумали специальное название – частота волны. Попробуй помахать рукой туда-сюда. Скорее всего, за одну секунду ты сделаешь