БИБЛИОТЕКА

Просмотров

Website Hit Counters

УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ЧЕЛОВЕКА К ЗВУКАМ

Книга УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕПодробным и детальным изучением звуков и связанных с ними явлений занимается специальный раздел физики — акустика.

Восприимчивость человека к звукам небезгранична и находится примерно в пределах 16—20 000 Гц. Наиболее чувствительно человеческое ухо к звукам с частотой от 1000 до 3000 Гц. В пределах до 500 Гц мы способны различать понижение или повышение частоты даже на 1 Гц.

 

На более высоких частотах наш слуховой аппарат становится менее восприимчивым к такому незначительному изменению частоты. Так, после 2000 Гц мы можем отличить один звук от другого только тогда, когда разница в частоте не менее 5 Гц. При меньшей разнице звуки будут нам казаться одинаковыми. Однако есть люди, обладающие необычайно тонким слухом. Хорошо тренированное ухо одаренного музыканта способно уловить изменения звука всего на какую-то долю колебания.

Звуки, наиболее хорошо воспринимаемые по частоте, лучше различаются и по громкости. При частоте 32 Гц по громкости различаются 3 звука, при частоте 125 Гц — 94, а при частоте 1000 Гц — 374. Увеличение это - небеспредельно. Начиная с частоты 8000 Гц, число различимых по громкости звуков уменьшается.

Например, при частоте 16 000 Гц человек может различать только 16 звуков. Восприятие звуков по громкости в зависимости от частоты определяется понятием о динамическом диапазоне.

 

Мы не воспринимаем как очень слабые, так и очень сильные звуки, т. е. обладаем так называемым порогом слышимости, который определяется наименьшей интенсивностью звука, необходимой для того, чтобы звук был услышан.

Звуки же очень большой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает звуковые колебания как ощущение давления или боли. Такую силу звука называют порогом болевого ощущения. Исследования показали, что интенсивность, при которой звуки разной частоты вызывают болевое ощущение, различна.

На рис. 2 изображена частотная диаграмма восприятия звуков человеческим ухом. Нижняя кривая соответствует самым слабым звукам и определяет порог слышимости. Верхняя кривая ограничивает область звуков, восприятие которых вызывает болевое ощущение.

Между кривыми располагается весь диапазон слышимых звуков по частоте и интенсивности. Заштрихованные участки диаграммы представляют собой области с наиболее часто встречающимися звуками в повседневной жизни — речь и музыка.

Частотная диаграмма восприятия звуков человеческим ухом

Рис. 2. Частотная диаграмма восприятия звуков человеческим ухом

 

Ученые-акустики, изучая звуковой и ультразвуковой спектры частот, заметили, что звуки разговорной речи состоят из множества различных частот. У них сложный спектр, захватывающий даже ультразвуковую область— выше 20 ООО Гц (многие согласные, особенно шипящие). Значит, человек произносит и ультразвуки. Это открытие было сделано на кафедре акустики Ленинградского кораблестроительного института.

Диапазон звуков, необходимых для распознавания речи, находится в пределах 1000—3000 Гц, т. е. в тех пределах, которыми определяется как раз наибольшая чувствительность нашего слуха. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15—20 лет. С возрастом слух ухудшается. У человека до 40 лет наибольшая чувствительность находится в области 3000 Гц, от 40 до 60 лет — 2000 Гц, а старше 60 лет— 1000 Гц.

Человек не воспринимает ни инфразвуки, ни ультразвуки. Инфразвуки, как упоминалось, — это звуки с частотой 16 Гц и ниже, практически до нуля. Казалось бы, это небольшой участок частотной шкалы — всего 16 Гц. Однако колебания в границах этого участка могут быть равны 1 Гц, десятой, сотой, тысячной, миллионной доле герца и т. д.

Инфразвуковые колебания возникают в самых различных условиях: при обдувании ветром зданий, деревьев, телеграфных столбов, металлических ферм, при движении человека и животных, открывании и захлопывании двери и т. д. Иными словами, мы живем в мире инфразвуков, не подозревая об этом. Мы их не слышим. Зарегистрировать их могут лишь специальные приборы.

Природа позаботилась о том, чтобы оградить слух наших далеких предков от лишних звуков, а стало быть, и их мозг от информации, которая в большинстве случаев для их жизнедеятельности не была нужна. Это тем более важно, что масса ненужной информации могла затруднить восприятие той информации, точнее, тех звуков, которые были важны и необходимы. Длительная эволюция развития человека привела к тому, что он стал воспринимать только те звуки, которые необходимы ему в повседневной жизни.

И все же некоторые инфразвуки воспринимаются человеком. Но воспринимаются не органами слуха, а организмом в целом. В одном из американских театров акустик Роберт Вуд установил генератор инфразвука и незадолго до начала спектакля провел кратковременный опыт по изучению влияния инфразвуковых колебаний на людей. Когда он привел в действие генератор, ничего не подозревавших зрителей охватило странное беспокойство, они стали тоскливо переглядываться, смотреть по сторонам, а некоторые поднялись с мест и пошли к выходу.

Другой любопытный случай произошел в лаборатории электроакустики Морского научно-исследовательского центра в Марселе, где ученые проводили опыты на различных частотах и мощностях излучения. При испытании одного из генераторов инфразвука исследователи вдруг почувствовали себя плохо. Все вибрировало у них внутри — желудок, сердце, легкие. В соседних лабораториях люди закричали от боли. Генератор выключили, но в течение еще нескольких часов все чувствовали себя совершенно «разбитыми». В той же лаборатории был создан другой инфразвуковой генератор, способный разрушить здание, хотя его мощность составляла всего 2 кВт.

Разрушительная сила инфразвука проявляется тогда, когда частота инфразвуковых волн совпадает с собственной (резонансной) частотой предметов. Происходит примерно то же самое, что и в известном из школьного курса физики случае, когда под шагавшей в ногу ротой солдат обрушился мост.

Естественно поэтому, что работа с инфразвуком и его изучение представляют известную трудность. Было замечено, например, что у исследователей нередко начинает кружиться голова и возникают многие другие неприятные ощущения.

Известно несколько странных и загадочных случаев, происшедших на кораблях в океане и явившихся, по-видимому, следствием воздействия инфразвуковых волн.

Еще в далекие времена морякам приходилось видеть в океанах покинутые корабли, шхуны, бригантины. Неуправляемые суда появлялись, как призраки, а зачастую на них обнаруживали людей, словно внезапно окаменевших. Так, летом 1775 года в районе Арктики с борта английского китобойного судна «Гренландия» заметили неизвестное судно, затертое во льдах. Поднявшись на него, моряки обнаружили в кают-компании капитана и несколько членов экипажа в застывших неестественных позах. В судовом журнале последняя запись была сделана в 1762 году, т. е. 13 лет назад.

В декабре 1872 года английский бриг «Дея Грация», следуя из Нью-Йорка в Гибралтар, обнаружил дрейфующий парусник. Это оказалась бригантина «Мария Целеста», которая вышла из Нью-Йорка 4 ноября того же года. При обследовании корабля выяснилось, что его корпус совершенно цел, но не хватало одной шлюпки. Койки членов экипажа были аккуратно заправлены, на столе лежали недокуренные трубки. В каюте жены капитана стояла швейная машинка с недошитой детской рубашкой, в ящике стола лежали деньги и драгоценности. На баке сушилась одежда матросов, на камбузе находились большие запасы продовольствия. Но ни одного из членов экипажа на корабле не было. Бригантину через несколько дней отбуксировали в Гибралтар. Внимательное расследование специальной комиссией Британского адмиралтейства никакой ясности не внесло. Обстоятельства исчезновения экипажа «Марии Целесты» остались невыясненными.

В 1948 году капитан голландского корабля «Уранг Медан» по радио передал сигнал бедствия, в котором сообщил, что погибли все офицеры и он тоже умирает. Прибывшие спасатели с ужасом обнаружили, что на корабле нет ни одного живого существа, в разных местах лежали мертвые офицеры и матросы. У всех на лицах было выражение страха и ужаса, но ни у кого на теле не было ран или каких-либо повреждений.

Загадочные события с кораблями происходят и в наше время. В 1955 году в южной части Тихого океана было обнаружено полузатопленное судно «Джайта». Экипажа (25 человек) на судне не оказалось, хотя спасательные средства остались на местах. В июле 1969 года в газетах «Правда» и «Известия» было опубликовано сообщение о том, что в районе Азорских островов обнаружены две безлюдные яхты с запасом воды, продуктов и спасательными средствами.

Аналогичные случаи известны и в авиации. 5 декабря 1945 года в 14 ч с одной из американских баз штата Флорида взлетели пять самолетов. Через 1 ч 45 мин с одного из них был принят сигнал бедствия, сообщалось, что экипаж, несмотря на хорошую погоду, не видит землю и даже солнце. Затем связь прервалась. Сотни самолетов и более двадцати кораблей всю ночь вели поиск загадочно исчезнувших самолетов. Обследовав чуть ли не каждый метр морской поверхности, спасатели не нашли ни одной надувной лодки, ни одного спасательного пояса и даже каких-либо обломков.