Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Некоторые примеры самого необычного эха можно услышать в рукотворных сооружениях. Рассчитанные инженерами искривленные поверхности способны фокусировать звук, а плоские параллельные стены заставляют его многократно отскакивать, чего не наблюдается в естественных условиях. Огромными акустическими возможностями обладают арки мостов, в чем я убедился, когда путешествовал в лодке по реке Дордонь во Франции за пару месяцев до того, как увидел «Эол». Одна каменная арка имела такой размер и форму, что фокусировала звук у поверхности воды, и шлепки весла создавали звучное эхо. Во время перерыва на обед я исследовал акустику другого моста, перекинутого через отмель. Стоя спиной к краю арки и хлопая в ладоши, я вызвал порхающий звук – многократное эхо.

На другой стороне Атлантики, в Ньютон-Аппер-Фолсе, штат Массачусетс, из-за похожего порхающего звука местные жители стали называть акведук «Мостом эха». Эта 40-метровая арка над рекой Чарльз, построенная в 1870-х гг., даже снабжена лестницей, ведущей к специальной площадке, где желающие могут услышать необычный звуковой эффект. В интернете есть видеоролики с собаками, которых сводит с ума эхо собственного лая, – они считают, что на другом берегу реки лает соперник. Мост привлекает не только туристов и развлекающихся владельцев собак, но и ученых. В сентябре 1948 г. Артур Тейбер Джонс отправил в Journal of the Acoustical Society of America отчет о небольшом исследовании: «Хлопок в ладоши [sic] возвращается в виде множественного эха числом около дюжины, с убывающей громкостью и частотой приблизительно четыре хлопка в секунду»[237]. Джонс также описывает изящные эксперименты с целью выяснить, что именно вызывает такие отражения.

Вопрос, на который пытался ответить Джонс, формулируется так: звук скользит внутри вогнутой арки, как в шепчущих галереях, о которых рассказывается в следующей главе, или распространяется горизонтально над поверхностью воды? С помощью слуховых трубок Джонс безуспешно пытался определить, откуда приходит звук. Попытки использовать одеяла, блокируя звук, распространяющийся по арке, тоже ничего не дали: мешал сильный ветер.

У меня не было возможности исследовать мост, но я нашел фотографии и почтовые открытки, которые позволили оценить форму арки. По видеороликам с лающими собаками я вычислил задержку эха. И наконец, современные методы прогнозирования позволили мне визуализировать распространение звука.

На рис. 4.3 изображены двенадцать кадров анимации, которая потребовалась мне для понимания акустики моста. На каждом кадре изображено почти полукруглое пространство под аркой с площадкой для туристов слева и длинной горизонтальной линией, обозначающей уровень воды, справа. Черные точки иллюстрируют (начиная с верхнего левого кадра), как звук движется от источника к другому концу моста, а затем возвращается назад.

Рис. 4.3. Кадры анимации, показывающей движение звука под «Мостом эха»

Чтобы получить эту анимацию, я имитировал звук с помощью большого количества бильярдных шаров, которыми выстреливали с площадки во все стороны. Компьютер высчитывал, как шары отскакивают от стенок этого бильярдного стола необычной формы. На кадрах 1–6 на рис. 4.3 звук движется слева направо; затем он отражается от правого края и возвращается назад, двигаясь в противоположном направлении. Ответ на вопрос Джонса таков: звук одновременно распространяется внутри арки и скользит по поверхности воды.

Первые охотники за эхом стремились найти необычное многократное эхо с наибольшим числом отражений – такое эхо, которое превращает слог «ха» в смех. Это занятие довел до абсурда собиратель эха из «Рассказа коммивояжера» Марка Твена:

Возможно, вам приходилось слышать, сударь, что в торговле эхом цены нарастают, как шкала каратов в торговле брильянтами, и даже терминология та же самая. За эхо в один карат вы приплачиваете всего лишь десять долларов к стоимости земли, где оно обитает; за двукратное, или двухкаратное, эхо вы приплачиваете уже тридцать долларов; за пятикаратное – девятьсот пятьдесят долларов, а за эхо в десять каратов – тринадцать тысяч долларов. Орегонское эхо, которое дядюшка назвал Великим эхом Питта, являло собой сокровище в двадцать два карата и стоило ему двести шестнадцать тысяч долларов. Землю отдали в придачу, даром…[238][239]