Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас

«Послушай, может, познакомимся?» — выкрикнул он. «…познакомимся», — ответила она, радуясь такому удачному обороту. Но затем совершила ошибку, распространенную в делах любовных — слишком рано открылась.

Выбежав из укромного места среди деревьев, Эхо бросилась к Нарциссу, обвив руками его шею. По словам Овидия, ничего хорошего из этого не вышло:

Он убегает, кричит: «От объятий удерживай руки!
Лучше на месте умру, чем тебе па утеху достанусь!»
Та же в ответ лишь одно: «Тебе на утеху достанусь!^{42}

Несчастная Эхо! Такая нелепая ошибка обычно свойственна прыщавым юнцам, впервые попавшим на вечеринку. Нимфа до того страдала, что начала таять на глазах, пока от нее не остался один лишь голос. Могу представить, каково ей было. Вот сейчас пишу, а у самого слезы на глаза наворачиваются.

* * *

Помнится, я обещал разъяснить, почему процесс отражения волн — штука довольно сложная, и что отскакивающий мячик в качестве аналогии не подойдет. А вот почему: отражаясь, волны разделяются, поскольку они представляют собой перемещающуюся энергию, нет ничего удивительного в том, что они расщепляются: часть энергии направляется в одну сторону, часть — в другую. Волны легко разделяются на волны поменьше; это происходит всякий раз, как они отскакивают, ой, простите, отражаются от какой-либо поверхности.

Когда проходящая через одну среду волна достигает ее границы и попадает в среду с существенно иными свойствами, часть ее энергии отражается. Другая часть пересекает границу, то есть продолжает путь в другой среде. Иначе происходит с мячом, который ударяется о штангу. Мяч, конечно же, сообщает часть энергии штанге, отлетая от нее рикошетом, но предположение, что часть мяча при этом отскакивает обратно на поле, а другая продолжает путь через штангу, нелепо. Однако если бы такая ситуация имела смысл, не хотел бы я судить на том матче. Впрочем, процесс частичного отражения-поглощения вы часто видите. Вернее, слышите, поскольку он связан со звуковыми волнами.

Скажем, вы нежитесь в ванне, а ваша благоверная докучает вам подробностями своего рабочего дня. Вы уже устали ее слушать и с радостью ушли бы под воду с головой, хотя бы на несколько секунд. Если вы так и сделаете, заметите: в то время как большая часть ее утомительного пересказа отражается от воды, некоторая часть ваших ушей все же достигает. Пусть неприятные шипящие звуки до вас уже не доходят, вы все равно слышите монотонное бормотание на низкой частоте — оно проникает через воду, давя на ваши барабанные перепонки. Так что и вода не спасает — вы все равно слышите приглушенные жалобы на начальника отдела маркетинга, который всем на нервы действует.

Такому распространенному свойству звуковых волн, как частичное отражение, нашлось важное применение в военном деле. Работающая в активном режиме гидроакустическая система одной подводной лодки, используемая для обнаружения точных координат другой подводной лодки, испускает звуковой импульс и анализирует отражающееся эхо. Направление эха и длительность запаздывания, пока волны идут туда и обратно, указывает на местонахождение вражеской подлодки. Однако трудность в том, что не вся энергия звуковых волн отражается от корпуса неприятеля. Некоторая ее часть, достигая границы между водой и стальным корпусом, проходит дальше — через металл. Неприятель, имея соответствующее оборудование, может звуковой импульс засечь. Вот почему военные подлодки переключают свои гидроакустические системы в режим активной работы лишь при острой надобности.

Но такое явление, как отражение волн, задействуется и в мирных целях. Например, благодаря свойству частичного отражения и передачи волны проникают глубоко в человеческое тело, на чем и основывается процедура ультразвукового обследования.

На самом-то деле микрофоны у них совсем другие

Хотя границы между мягкими тканями человеческого организма не так четко выражены, как границы между костью и мышечной тканью, они, тем не менее, отражают часть ультразвуковых волн, посылаемых аппаратом, — в итоге врач получает ультразвуковую картину определенной области организма. Ультразвуковой сканер, своего рода высокочастотный гидроакустический мини-комплекс, посылает звуковые импульсы, в сотни раз превышающие доступный нашему уху частотный диапазон. Каждой ткани тела свойственна своя плотность, и на границе двух тканей часть волны отражается в виде эха.