Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

После того как участники эксперимента оценили каждый звук, Уоттс пришел к выводу, что худшие из них были похожи на гудение, вроде того, что издает струя воды, уходящая в водосток или слив раковины. Наивысшую оценку получили журчание и плеск, отличавшиеся естественной непредсказуемостью, – такие звуки издает вода, падающая на неровную поверхность, образованную мелкими камешками. В похожих экспериментах Гэлбран обнаружил, что из всех звуков, издаваемых водой, лучше всего успокаивает тихое журчание медленного ручья[298].

Я удивился, узнав, что является источником звука падающей воды. Недавно группа телевизионщиков снимала фильм в безэховой камере моего университета. Аппарат для скоростной съемки следил за каплей, падающей в наполненный водой садок для рыбы. При замедленном воспроизведении обнаруживается любопытная картина. Падение капли приводит к образованию узкого столба воды, поднимающегося с поверхности, а от него во все стороны расходятся круги. Но чтобы понять, как образуется звук, нужно смотреть сбоку, непосредственно под поверхность воды. Расходящиеся волны впечатляют, однако звук создается в основном одним крошечным пузырьком воздуха. Когда нижняя часть капли пробивает поверхность воды, образуется впадина с крошечным воздушным пузырьком. Диаметр пузырька не превышает нескольких миллиметров, и его легко не заметить и очень трудно заснять. Несмотря на маленький размер пузырька, воздух в нем вибрирует, резонирует и генерирует звон, который проходит через воду и распространяется в воздухе.

Вода, падающая на камни, звучит иначе, потому что при этом не образуются подводные пузырьки (если только камни не покрыты слоем воды). И в этом случае понять механизм образования звука проще, если рассматривать одну каплю воды, падающую на камень и разбивающуюся о его поверхность. Когда капля растекается тонким слоем по камню, она воздействует на окружающий воздух, генерируя звук.

Через пару месяцев после того, как телевизионщики снимали падение капли, я узнал кое-что новое об издаваемых водой звуках – от музыканта Ли Паттерсона. Мы встретились в Озерном крае, и Ли рассказал, что в прудах и ручьях Северной Англии он обнаружил подводные звуки, своим богатством способные соперничать со звуками тропических джунглей. Мы поговорили о произведении, которое он собирался создать, вдохновленный записями, сделанными в Озерном крае. «Поток смеющейся воды» должен стать произведением, напоминающим о разрушительном наводнении, которое обрушилось на соседний город Кокермут несколько лет назад. Ли объяснил, как в его работе будут использованы «разные формы энергии, воплощенные в потоке воды, и звук, который является побочным продуктом этого потока»[299].

В день моего приезда он записывал звуки в маленьком, замкнутом, заполненном водой карьере. Это было идиллическое место (если стоять спиной к уродливому бетонному строению) – ослепительное солнце и пение птиц, доносящееся со всех сторон. Ли пользовался простыми самодельными гидрофонами, изготовленными из блестящего серебристого пьезоэлектрического материала, который вырабатывает электрическое напряжение, деформируемый подводными звуковыми волнами; пластины диэлектрика были вставлены в разноцветные пластиковые пробки от бутылок из-под газированных напитков. Ли опустил гидрофоны в воду, включил усилитель и передал мне наушники.

Я услышал неприятное чавканье и хруст. Создавалось впечатление, что какое-то животное пытается жевать мою барабанную перепонку. Звуки издавали головастики, тыкающиеся в гидрофоны в тщетной надежде обнаружить на пробках водоросли. Головастики плавали среди вырабатывающей кислород подводной растительности, и при тщательном выборе места для гидрофонов можно было услышать странное металлическое шипение, словно от жарящегося на сковороде бекона. Этот звук производила тонкая струйка пузырьков, которые поднимались от растений, как пузырьки шампанского в бокале. Оказалось, что растения, использующие фотосинтез, создают потоки пузырьков[300].

Несколько дней спустя я беседовал с Хелен Черски из Саутгемптонского университета, которая изучает механизм формирования звука, возникающего при образовании пузырьков. В ее работе показано, что пузырек выходит из маленького сопла, а звук обусловлен тем, что пузырек, еще не оторвавшийся от сопла, имеет форму слезинки, но, обретая свободу, становится сферическим. Изменение формы вызывает вибрацию пузырька, воздух внутри его резонирует, и формируется звуковая волна. Хелен сомневалась, что тот же процесс имеет место на поверхности водорослей, поскольку естественные пузырьки от фотосинтеза формируются медленнее, и поэтому при их отрыве, вероятно, не наблюдается резкого удара. Она полагала, что я, скорее всего, слышал звук столкновения пузырьков друг с другом или с гидрофонами.