Занимательная физиология

ГЛАВА 1 Фортепиано человеческого уха

В ощущениях звука, как известно, можно различать две стороны: силу звука и его высоту, или тон. Сила звука зависит от величины размаха колебаний звучащего тела. Чем больше этот размах, тем сильнее звуковая волна раздражает слуховой нерв. Высота же звука зависит от числа колебаний звучащего тела в секунду. Чем больше этих колебаний, чем быстрее дрожит струна, тем звук выше.

В слуховом аппарате самую существенную часть составляет внутреннее ухо, или так называемый лабиринт. Он состоит из двух перепончатых мешочков, соединенных друг с другом каналом и заполненных довольно густой жидкостью. В этой жидкости плавают мельчайшие известковые камешки, которые под действием звука приходят в колебательное состояние и раздражают при этом нервные окончания слухового нерва. От верхнего мешочка отходят три канала, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих форму полукруга; они называются «полукружными каналами». От нижнего мешочка отходит особый канал, который закручивается наподобие раковины улитки, почему и называется «улиткой». Весь этот перепончатый лабиринт вложен в костный лабиринт, как в чехол, так что получаются два вложенных один в другой лабиринта.

Для различения высоты тона служит улитка; это музыкальная часть слухового аппарата. Устройство ее основано на следующей особенности звука. Если в комнате поставить два рояля и на одном из них взять какой-нибудь звук, например ре третьей октавы, то на другом инструменте, до которого мы не дотрагивались, начинает дрожать и даже издавать звук струна, дающая звук той же самой высоты, т. е. ре третьей октавы. Канал костной улитки внутри разгорожен двумя перегородками на три канала. Из этих перегородок одна, называемая «основной перепонкой», состоит из волокон, натянутых наподобие струн поперек улитки. Так как улитка от своего основания к концу постепенно становится все тоньше и тоньше, то и волокна эти постепенно становятся короче. Получается система струн вроде струн рояля или арфы. К каждому волоконцу подходит особая веточка слухового нерва, которая и передает раздражение в головной мозг, а там это раздражение ощущается в форме звука определенной высоты. Если, например, мы возьмем на фортепиано звук ре третьей октавы, то в основной перепонке улитки начинает дрожать только одно определенное волоконце, соответствующее звуку именно этой высоты.

Рис. 42. Слуховой аппарат человека: О — ушная раковина; Ag — наружный слуховой проход; Тr — барабанная перепонка; Н — молоточек; А — наковальня; St — стремя; Р — барабанная полость; Е — отверстие евстахиевой трубы; Нс — полукружный канал лабиринта; N — слуховой нерв.

Самый низкий звук, различаемый ухом большинства людей, получается при колебании звучащего тела 40 раз в секунду, а самый высокий звук, доступный уху большинства людей, получается при 16000 колебаний в секунду. Некоторые, однако, слышат звуки числом колебаний около 20000, даже высокие звуки до 40 000 колебаний в секунду. Если тело колеблется слишком медленно, оно производит ощущение шума или низкого жужжания. Колебания более быстрые, нежели 40000 раз в секунду, человек вовсе не слышит, но их слышит, например, собака.

В наших музыкальных инструментах можно получить разные звуки обыкновенно только в пределах 7–8 октав; каждая октава состоит из семи тонов; но наше ухо может различать не только полутона, но даже ¹ ⁄ ₁₂₈ долю тона, т. е. в пределах 8 октав около 7000 звуков разной высоты. Отсюда можно сделать вывод, что и в основной перепонке улитки должно быть не менее 7000 отдельных волоконец. На самом деле их даже больше, чем это нужно для различения 7000 звуков. Обыкновенно их насчитывают до 25000, но бывает даже до 60000. Отсюда видно, что наше ухо не использовало еще возможности восприятия всего разнообразия звуков. Поэтому тонкость слуха увеличивается вследствие упражнения.

ГЛАВА 2 Как мы различаем тембр звука