разное

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 ме­стах, расположенных к источнику ближе, звука не слышно совсем, а вдали слышно хорошо. Известен, например, та­кой случай. В Англии на одном военном заводе однажды произошёл огромный взрыв. На расстоянии 180 километ­ров от завода взрыв был отчетливо слышен, а жители селений, расположенных всего в 30 километрах от за­вода, и не подозревали о случившемся несчастье.

В опасных для плавания судов местах—на мысах, мелях, подводных камнях часто выставляются преду­преждающие световые или звуковые маяки. Тёмной ночью яркий свет виден за десятки километров. Но в ту­ман, пургу или сильный дождь это расстояние сильно уменьшается. Тогда большую услугу оказывают звуко­вые сигналы — сирены, гудки, колокольный звон или стрельба из орудий. Однако и эти сигналы также не всегда надёжны: в отдельных местах около таких мая­ков звук пропадает.

Мы привыкли думать, что если на пути звука нет ви­димых преград, то он слышен повсюду, начиная от источ­ника и кончая расстоянием, где звуковая волна ослабе­вает настолько, что перестаёт действовать на ухо. Но это не всегда верно. Почему же в йаких-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 по­верхностью, зданиями, лесами, и поэтому скорость его 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. Та­кое различие в скоростях сказывается на форме звуковой волны. В результате искажения формы волны звук рас­пространяется непрямолинейно. При попутном ветре ли­ния 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

Справа от завода звук гудка слышен. Если же стать слева, в месте, обозначенном цифрой 1, 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 жи­вотное: звуковая волна поднимается от поверхности земли 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 круп­ному 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 по­чему всплески вёсел, например, далеко слышны над водой.

Многие убеждены, что против ветра звук всегда слы­шен 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 3). К стоящему слева волны дохо­дят по верхним слоям воздуха, где звук ослабевает незна­чительно, хотя и идёт навстречу ветру. А человек с пра­вой стороны услышит более слабый звук, так как трение о поверхность земли сильно ослабляет звуковую волну.

Скорость ветра сама по себе слишком мала в сравне­нии 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 об­разом, даже против самого сильного ветра звук будет распространяться почти с такой же скоростью, как и в безветренную погоду.

Есть ещё одна причина неравномерного распростране­ния звука в воздухе. Это — различная температура от­дельных его слоёв. В середине жаркого солнечного дня земля сильно нагревается и нагревает ближайшие к ней слои воздуха. Верхние слои оказываются более холод­ными. А вы уже знаете, что в тёплом воздухе звук рас­пространяется быстрее, чем в холодном. Неодинаково на­гретые слои воздуха, подобно ветру, изменяют направ­ление звука. Днём звуковая волна изгибается вверх, по­тому что скорость звука в нижних более нагретых слоях больше, чем в верхних слоях. Вечером, когда земля.

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 бы­вает 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 неоди­наковые 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 на­правиться вверх. Но если на её пути встретится слой мед­ленно движущегося воздуха, она вновь изменит своё на -

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).