Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Пытаясь найти статьи по акустике грязевых воронок, я связался с Тимом Лейтоном из Саутгемптонского университета. Тим похож на взрослого Гарри Поттера – только он специализируется на пузырях, а не на зельях. Он не изучал грязевые воронки, но упоминал о модели гейзера, которую сконструировал в возрасте двенадцати лет, используя сжатую кипящую воду. Каждые три минуты гейзер выстреливал струей воды на высоту 2–3 метров. «К сожалению, – жаловался Тим, – тогда я еще не знал, что нужно написать статью и отправить ее в научный журнал. Но теперь я повторил свой опыт в лаборатории, прямо под моим кабинетом»[332].

Слово гейзер происходит от названия источника Большой Гейсир на западе Исландии. К сожалению, Большой Гейсир не выбрасывал струю уже несколько десятков лет, но рядом с ним находится Строккюр, струя из которого поднимается на высоту 30 метров с периодичностью в несколько минут. Толпа людей у веревочного ограждения взволнованно переговаривается на разных языках – все пытаются предугадать, когда произойдет выброс. Первый признак – это купол воды, поднимающийся из отверстия в земле и дрожащий подобно гигантской круглой медузе; затем из него с шипением вырывается высокий фонтан пара и горячей воды. Когда вода ударяется о землю, она бурлит и шипит, как морской прибой.

Гейзеры встречаются редко, потому что для них требуется необычное сочетание условий: подземные естественные каналы с водонепроницаемыми стенками, вода для наполнения этих каналов и геотермальное тепло. Перегретая вода поступает в каналы снизу, а более холодные грунтовые воды – сверху. Давление холодной воды позволяет нижнему слою нагреваться до высокой температуры не закипая. Когда каналы заполняются, над Строккюром появляется водяной купол. Внутри неизбежно образуются пузырьки пара, которые выталкивают небольшое количество воды из отверстия гейзера. Это приводит к понижению давления на глубине и взрывному превращению перегретой воды в пар. Пар выбрасывает столб воды из отверстия гейзера, формирует высокую струю[333].

Многие удивительные природные звуки вроде тех, что издает гейзер Строккюр, можно услышать только в необитаемых местах. За несколько лет до путешествия в пустыню Мохаве я наткнулся на музыкальный песок на пляже Уайтхэвен-Бич на австралийском острове Уитсандей, но по сравнению с басом Келсо его голос звучал как сопрано. Горячий, ослепительно-белый песок австралийского пляжа визжал на гораздо более высокой ноте, в частотном диапазоне 600–1000 Гц. На этот звуковой эффект я натолкнулся неожиданно, во время отпуска, и получил удовольствие, бродя по пляжу и пытаясь извлечь самый громкий визг. Нечто подобное Чарльз Дарвин слышал в Бразилии: «Я заметил, что всякий раз, когда моя лошадь ступала по мелкому кремнистому песку, слышался слабый чирикающий звук»[334]. Этот высокий звук встречается чаще, чем низкое гудение дюн, и в Австралии даже есть место под названием Squeak Beach (Визжащий пляж).

Тот факт, что визжащий пляж или гудящая дюна издают отдельные ноты, которые можно воспроизвести голосом, указывает на скоординированное движение песчинок. Если частички песка движутся беспорядочно, то звук будет больше похож на шелест листьев во время листопада. В начале пасторального романа Томаса Гарди «Под деревом зеленым» (Under the Greenwood Tree) описывается разнообразие звуков, возникающих в лесу от ветра:

Тому, кто вырос в лесу, каждое дерево знакомо не только по внешнему виду, но и по голосу. Когда налетает ветер, ель явственно стонет и всхлипывает, раскачиваясь под его порывами; падуб скрежещет, колотя себя ветками по стволу; ясень словно шипит, весь дрожа; бук шелестит, вздымая и опуская свои плоские ветви. Даже зима, хоть она и приглушает голоса тех деревьев, которые сбрасывают листву, не лишает их своеобразия[335][336].

Ученые, в частности Оливер Фегент из Швеции, изучали разные механизмы формирования этих звуков[337]. У деревьев, которые сбрасывают листву, таких как описанный Гарди ясень, листья и ветки ударяются друг о друга, когда дерево раскачивается от ветра, в результате чего листья вибрируют и шелестят. Ясень довольно точно воспроизводит звук накатывающих на берег волн[338]. Когда ветер усиливается, звук становится громче, но основная частота – как это ни удивительно – не меняется.