Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

При небольшой скорости ветра звук вихрей, образующихся у кромки стекла, лежит ниже резонансной частоты сооружения и башня молчит. Это обстоятельство указывает на одно из возможных решений проблемы: изменить размер стеклянных панелей и расстояние между ними так, чтобы конструкция не начинала резонировать при сильном ветре. Этот метод позволил устранить свист Сити-спайр-центра в Нью-Йорке. Звук был настолько громким, что управляющим агентам выписали штраф, хотя и на смешную сумму – в 220 долларов[343]. Частота звука была на октаву выше среднего до, и он напоминал звук противовоздушной сирены времен Второй мировой войны. Его источником служили башенки, из которых состоял купол на верхушке здания. Удалив половину башенок, удалось снизить резонансную частоту в два раза – и проблема была решена.

Мой ночной визит в окрестности башни Битхэм начался неожиданно. Лениво бродя по интернету перед сном, я обратил внимание на твиты людей, жаловавшихся, что их разбудил гул. Одно из сообщений, от инженера-акустика, содержало конкретные цифры, 78 децибел в 100 метрах от основания башни, что эквивалентно звучанию саксофона-тенора на средней громкости, если подойти к нему вплотную[344]. Выйдя в сад, я услышал слабый гул. Что это: башня, шум от близлежащей дороги или отдаленный звук вертолета? Я натянул на пижаму верхнюю одежду, схватил диктофон, запрыгнул в машину и поехал в город. Не обращая внимания на холодный зимний ветер, я открыл люк и направил микрофон в ночное небо, чтобы записать гул.

Мне сразу же стало ясно, что именно этот звук я слышал у себя в саду – значит, он преодолел не менее 4 километров по городу. В то же время сильный ветер мешал получить качественную запись. Порывы ветра создавали вихри вокруг микрофона; процесс, заставлявший башню петь, портил мою запись. Я прикрыл верхушку микрофона пенопластовым козырьком, чтобы решить проблему, но при таком сильном ветре толку от этого было мало.

Гул усиливался и ослабевал синхронно с порывами ветра. Звук был не слишком приятным – протяжное пение басов музыкального инструмента, отчетливый тональный звук на частоте 240 Гц (примерно нота си ниже среднего до). Нота явно выделялась на фоне шума транспорта, и, наверное, именно поэтому звук так раздражал горожан. Нашему слуху трудно не обращать внимания на звуки, которые попадают в речевой диапазон, поскольку они могут нести полезную информацию. Даже гласные в нашей речи часто произносятся напевно, на одной ноте. Знание этого факта позволило звукорежиссерам «Улицы Коронации» найти выход из трудного положения. Добавив к звуковой дорожке тихий шум с широким частотным диапазоном – для этого прекрасно подходит отдаленный гул оживленной улицы, – они замаскировали гудение звуками, которые не привлекают внимания слушателя.

Однако, подобно тому как бурчание песка служит только отправной точкой звука, свист ветра среди стеклянных кромок на башне Битхэм – это лишь начальный импульс. Звуки, издаваемые и песком, и ветром, требуют усиления. Механизм усиления звука в дюнах до сих пор неясен. Согласно одной из теорий, все дело в слое сухого сыпучего песка толщиной около 1,5 метра поверх более плотного материала внизу.

Натали Вренд объяснила мне, что гипотеза двух слоев принадлежит руководителю ее докторской диссертации, Мелани Хант из Калифорнийского технологического института. Чтобы проверить теорию Хант, Натали провела полевые измерения на разных дюнах на юго-западе США. Для выявления глубинных структур она обратилась к геофизике, применив георадар и сейсмическое оборудование. Она также использовала бур диаметром 1 сантиметр, чтобы взять образцы песка. Бур легко преодолевал первые 1,5 метра песка, но потом земля становилась твердой как бетон: «Мы поручили работать с буром самому большому и мускулистому парню; он изо всех сил бил по нему молотком, но не мог проникнуть глубже»[345]. Образец верхней части этого очень твердого слоя показал, что песчинки спаяны вместе углекислым кальцием, что создает непроницаемый для звука барьер.

Верхний слой сыпучего песка играет роль волновода для звука – точно так же оптические волокна проводят свет. Осыпающийся песок генерирует разные частоты. Волновод выделяет и усиливает одну определенную ноту. Аналогичным образом, среди стеклянных панелей башни Битхэм ветер генерирует звуки разной частоты. Резонанс воздуха между стеклянными панелями избирательно усиливает отдельные ноты, создавая хорошо слышимый гул.