Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

У многих величественных сооружений есть купол, как у иранской мечети, но лишь немногие купола имеют подходящий изгиб, чтобы образовалось четкое эхо. У помещения, изображенного на рис. 4.2, фокальная точка расположена слишком высоко; в здании, изображенном справа, усиленный звук возвращается к слушателю у самого пола, в результате чего получается повторяющееся эхо. Измеряя по записям время между приходом эха, я вычислил, что высота купола мечети Имама (внутри) составляет около 36 метров. Место, где нужно стоять, отмечено на полу мечети; в старых книгах, посвященных эху, оно называется centrum phonicum.

Поверхность пола и потолка должна быть облицована материалом, плохо поглощающим звук. Керамическая плитка в мечети идеально подходит для этой цели по двум причинам. Во-первых, плитка тяжелая, и это значит, что она не будет вибрировать под действием звука. Во-вторых, она воздухонепроницаема, и это значит, что акустическая волна не проникает внутрь плитки, а отражается от нее.

В здании Брикстонской академии раньше располагался кинотеатр Astoria, архитектурный шедевр 1929 г. в стиле модерн. На его открытии присутствовал кинорежиссер Альфред Хичкок – давали «Поющего глупца» (The Singing Fool) с Элом Джолсоном в главной роли[224]. В академии громкое эхо, создаваемое отражением звука от купола и наклонного пола[225], но его слышно только во время акустических измерений, когда в зале нет публики. Когда зал полон, звуковые волны поглощаются толпой – они проникают в поры на одежде и теряют свою энергию. Если публики мало, это компенсируется с помощью эха, которое усиливает аплодисменты!

Французский ученый и консультант по акустике Брайан Кац вместе с коллегами исследовал необычный, фокусирующий звук потолок в одном забытом помещении Парижа[226]. Эта комната имела отношение к многочисленным казням во времена Великой французской революции. В XIX в. Огюст Лепаж писал: «С этой комнатой, предназначенной для размышлений и молитвы, связаны кровавые воспоминания. Именно здесь заседал знаменитый суд… во время массовых казней 1792 г.». Лепаж так описывает эту комнату: «Массивные колонны поддерживают несущую конструкцию крыши, которая представляет собой удивительное сооружение. Эта рама в форме купола изготовлена из испанского каштана без единого гвоздя; тысячи деталей соединялись только с помощью деревянных втулок»[227].

Здание было разрушено в 1875 г., но Брайан имел возможность работать с копией XIX в., уменьшенной моделью, хранящейся в Музее искусств и ремесел в Париже. Потолок комнаты похож на перевернутую плетеную корзину, которую сплющили практически до плоского состояния. Если смотреть снизу, то потолок представляет собой кольца из балок, разделенные промежутками. Кривизна потолка фокусирует звук, но фокальная точка находится высоко, и человек не слышит эхо. Секрет этой акустики состоит в том, что в центре потолка расстояния между балками больше, чем по краям. Брайан продемонстрировал, что на некоторых частотах отражения от разных балок накладываются и усиливают звук в центре помещения. Деревянная решетка купола похожа на зонную пластинку Френеля, названную по имени французского физика XIX в. Огюстена Жана Френеля, который исследовал дифракцию. Зонная пластинка Френеля использует дифракцию для фокусировки света. С ее помощью можно фокусировать лазерные лучи, а недавно ее предложили использовать вместо тяжелых линз космических телескопов[228]. В акустике зонные пластины применяют для фокусировки ультразвука.

Эхо – это не просто забавное явление; оно способно обеспечивать безопасность. Через пару лет после гибели «Титаника» находчивый капитан рассказал, как его судну удалось избежать подобной судьбы в Северной Атлантике, когда в туманную погоду он проходил Большую Ньюфаундлендскую банку. Неожиданно пятисекундный гудок сирены отразился от тумана. Может, это гудок другого парохода? Капитан приказал подать более сложный сигнал, который в точности повторился – то есть это было эхо. Газета Day сообщала, что капитан совершил маневр, чтобы «не врезаться в айсберг, который он мог слышать, но не мог видеть»[229].