Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Правдива ли эта история? Может ли акустическое зеркало уловить звон колоколов на расстоянии 100 миль? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно обратиться к современным примерам. В Англии, в обсерватории Джодрелл-Бэнк к югу от Манчестера, находится гигантская тарелка – радиотелескоп имени Б. Ловелла. Этот телескоп использует такой же процесс фокусировки для приема и усиления радиоволн, и в прошлом он сыграл важную роль в космической гонке. Когда в 1966 г. советский зонд «Луна-9» удивил Запад, совершив посадку на Луну, обсерватория перехватила сигнал, передаваемый зондом. Направив сигнал в факсимильный аппарат, ученые получили изображение лунной поверхности, которое в британской газете появилось раньше, чем в Советском Союзе.

В тени гигантского телескопа стоят две шепчущие тарелки. (Существуют и другие шепчущие тарелки – в научных музеях и парках скульптур.) В последний раз, когда я был там, мои сыновья-подростки шепотом обзывали друг друга обидными словами. Эти звуковые зеркала находились на расстоянии 25 метров друг от друга, но шепот звучал очень громко. Однако парусное судно, описанное Эмоттом, находилось не в нескольких десятках метрах от Сальвадора, а гораздо дальше.

На побережье Англии можно увидеть остатки акустических зеркал, предназначенных для относительно больших расстояний. Это громадные уродливые чаши из бетона, обычно 4–5 метров диаметром, обращенные к морю. Они были построены в начале XX в. в качестве системы раннего предупреждения, обнаруживавшей вражеские самолеты. Большинство таких сооружений имеют форму чаши, но в Динге в графстве Кент можно также увидеть широкую дугу из выцветшего бетона. Высота дуги составляет 5 метров, ширина – 60 метров; это приблизительно пять двухэтажных автобусов, поставленных друг за другом. Стена имеет изгиб как по горизонтали, так и по вертикали, чтобы усиливать звук моторов приближающихся самолетов.

Испытания показали, что большое вытянутое звуковое зеркало способно заметить самолет на расстоянии 32 километров, когда вражеская авиация преодолела только треть пролива Ла-Манш. Однако при плохой погоде авиация могла приблизиться на расстояние 10 километров, а расслышать самолеты с более тихими моторами было довольно трудно[257]. Даже в хорошую погоду эти акустические зеркала обеспечивали всего десять минут дополнительного времени. В 1937 г. был создан рабочий образец радара, и от плана строительства широкой сети звуковых зеркал отказались.

Если принять во внимание небольшую дальность обнаружения бетонных акустических зеркал, то утверждение, что парус судна фокусировал звуки праздника на расстоянии 100 миль, кажется неправдоподобным. Однако ключ к разгадке, возможно, дает катастрофа, случившаяся несколько лет назад в Англии.

В декабре 2005 г. в резервуаре нефтяного терминала в Бансфилде произошел мощный взрыв, от которого зазвенели окна в Бельгии, на расстоянии 270 километров[258]. Это был один из самых сильных взрывов в мирной Европе – 2,4 балла по шкале Рихтера[259]. И хотя взрыв в Бансфилде был очень мощным, начальная громкость не объясняет огромное расстояние, на котором был слышен его звук.

Катастрофа случилась ясным, безветренным и морозным утром, когда слой холодного воздуха был прижат к земле теплым воздухом, поднявшимся выше. Без этой температурной инверсии бельгийцы ничего бы не услышали. При взрыве резервуара звуковые волны распространялись бы во всех направлениях, как круги от брошенного в пруд камня. Бо́льшая часть звука ушла бы в небо и в обычных условиях никогда бы не вернулась. Но в условиях температурной инверсии звук, распространявшийся вверх, вернулся к земле, и его можно было услышать.

Любопытно, что немаловажную роль в истории, рассказанной Эмоттом, играла погода. История могла бы быть правдивой, если бы температурная инверсия помогла направить звук в вогнутый парус.

Однажды мне довелось выступать перед несколькими тысячами детей в Королевском Альберт-холле. Этот зал, больше известный в качестве концертной площадки, на самом деле предназначен для пропаганды искусства и науки и был построен на земле, приобретенной на доходы от Всемирной выставки 1851 г. Для новичка вроде меня сложное научное шоу – очень серьезная проблема, которая в моем случае усиливается размерами помещения. К счастью, с момента открытия зала его акустика была значительно улучшена. И действительно, при произнесении речи на его открытии у принца Уэльского возникли некоторые трудности. Вот что писала газета Times в 1871 г.:

Его высочество произносил речь медленно и отчетливо, но ему немного мешало эхо, которое внезапно отражалось от органа или картинной галереи и повторяло слова с насмешливой интонацией, которая в других обстоятельствах была бы забавной[260].