Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Эхо – это задержанное повторение звука, и в случае с уткой оно может быть вызвано отражением кряканья от скал. Вампирический крик в реверберационной камере продемонстрировал, что кряканье отражается от поверхностей подобно любому другому звуку. Мы не удивились такому результату, поскольку некоторые виды птиц используют эхолокацию, анализируя отражения от стен, чтобы находить дорогу в пещерах. Великий прусский натуралист и исследователь Александр фон Гумбольдт писал об одной такой птице, жирном козодое, ночной птице из Южной Америки, которая питается фруктами. В конце XVIII в. в пещере Гуахаро в Венесуэле Гумбольдт слышал крики и щелчки гнездящихся птиц. Щелчки – это сигналы эхолокации; птицы воспринимают отражения от стен, чтобы ориентироваться в темноте[202].

Но пещеры и реверберационные камеры не являются естественным местом обитания уток, сородичей Дейзи. Нам было интересно узнать, что происходит вне помещения. Чтобы услышать четкое одиночное эхо от Дейзи, мне требовался водоем, рядом с которым есть большая отражающая поверхность, например скала. В таком месте к моему уху сначала придет звук непосредственно от утки, а через короткий промежуток времени – отражение от скалы. В систематике эха такое отражение называется односложным эхом, когда до прихода отражения удается произнести только один слог. Но мы с Дейзи не могли находиться рядом со скалой, потому что в этом случае мой мозг объединил бы отражение с кряканьем, приходящим непосредственно от клюва птицы к моему уху, и я слышал бы только один звук.

Должен признаться, что мои полевые эксперименты были довольно грубыми. Поскольку я не мог взять с собой Дейзи, то просто бродил у разных прудов, каналов и рек, слушая водоплавающую птицу. И ни в одном из этих мест я не слышал чистое, хорошо различимое кряканье отдельно от первоначального звука. В конечном итоге я пришел к следующему выводу: «Утиное кряканье создает эхо, но его можно услышать только в том случае, если утка крякает, пролетая под мостом».

Возможно, мне следовало привезти Дейзи на озеро Кенигзе в Баварии, самое высокогорное озеро Германии, где отвесные скалы поднимаются прямо из воды. Капитаны катеров здесь исполняют сиреной короткие музыкальные фразы, чтобы туристы могли услышать, как повторяются три последние ноты, отражаясь от окружающих озеро гор с интервалом в одну или две секунды. Или нам с Дейзи стоило приехать туда, где экспериментировал с эхом французский теолог, натурфилософ и математик XVII в. Марен Мерсенн. Он впервые точно измерил скорость звука в воздухе, используя многосложное эхо. В наше время Мерсенна больше знают как математика благодаря исследованию простых чисел, однако его интересы были чрезвычайно широки, что требовало многочисленных экспериментов и наблюдений[203].

Неудивительно, что Мерсенн в своих экспериментах по измерению скорости звука не воспользовался водоплавающей птицей. Он стоял лицом к большой отражающей поверхности, произносил фразу «benedicam dominum»[204] и с помощью маятника измерял задержку отражения. Мерсенну приходилось говорить быстро – семь слогов фразы за одну секунду. Когда он стоял на расстоянии 485 королевских футов (159 метров) от большой отражающей поверхности[205], эхо приходило сразу же по окончании исходной фразы – «benedicam dominum, benedicam dominum». Это многосложное эхо, поскольку до его прихода можно успеть произнести несколько слогов. Звук дважды преодолел расстояние в 485 королевских футов (всего 319 метров), что позволило Мерсенну вычислить его скорость – 319 метров в секунду. Это очень близко к действительному значению, 340 метров в секунду[206].