Сколько у вас чувств?

Давайте подсчитаем свои чувства. Первое число, которое приходит в голову, – пять. Но при воспоминании об американских горках выясняется, что это не так. Какое из пяти традиционных чувств (зрение, слух, обоняние, осязание и вкус) подсказывало вам, что вы сидите вниз головой? Возможно, вы скажете, что зрение, но неужели вы считаете, что с закрытыми глазами не заметите, что находитесь вверх ногами? Известная всем «большая пятерка», конечно, важна, но это лишь начало нашего путешествия в мир органов чувств.

Мы уже касались зрения, когда рассматривали звезды. А что такое слух?

Часто приходится слышать, что звук распространяется в виде волн, но точнее было бы сказать, что это последовательность импульсов. Обычно мы представляем себе волну как рябь на воде. Но гребень волны на воде перпендикулярен направлению ее движения (поперечная волна), а в звуковой волне направлен туда же, куда движется звук (продольная волна).

Эксперимент по симуляции звука

Возьмите детскую игрушку-пружинку и закрепите один конец (или дайте кому-нибудь подержать). Второй конец растяните, чтобы пружина находилась в горизонтальном положении и не сильно провисала. Держа один конец пружины, сделайте резкое движение рукой вперед и тут же отведите ее назад.

Вдоль пружины побежит волна от одного конца до другого. Попробуйте запустить сразу несколько волн подряд. При прохождении волны спираль сначала сжимается, а потом растягивается.

Если у вас нет такой игрушки, зайдите на сайт www.universeinsideyou.com, выберите раздел Experiments и в нем тему Waves in Springs. Видеоролик показывает продольные волны в действии.

Именно такое продольное волнообразное сжатие и происходит при распространении звука. Когда какой-то предмет – динамик, музыкальный инструмент, ваши голосовые связки – совершает колебания, он оказывает давление на ближайшие молекулы воздуха, которые передают это сжатие соседним молекулам, а те еще дальше. Область сжатия распространяется в воздухе со скоростью примерно 340 метров в секунду. Это и есть звук.

Если задуматься, то звук и должен представлять собой не поперечные, а именно продольные компрессионные волны, Если бы он напоминал собой волны на воде, то быстро терял бы энергию, испытывая сопротивление соседних слоев воздуха. Обычно поперечные волны распространяются только вдоль колеблющейся поверхности. Единственным исключением является свет. Если представить его себе в виде волны, то эта волна как раз является поперечной, но распространяется на огромные расстояния. Правда, необходимо учитывать, что она распространяется не в веществе, а в вакууме.

Скорость звука является одной из фундаментальных величин природы. Убедиться в том, что она существует, очень легко во время очередной грозы. Гром – это звук, распространяющийся в воздухе после разряда молнии, температура которой доходит до 20 000 °С. Молния и гром возникают одновременно, однако вы сначала видите молнию и только через некоторое время слышите гром, и это понятно, так как звуку требуется некоторое время, чтобы преодолеть расстояние до вас. Свет распространяется мгновенно. Если, допустим, молния ударила в десяти километрах от вас, то свету понадобится 1/300 000 секунды, чтобы покрыть это расстояние. Звук же, имея скорость 340 метров в секунду, запоздает по отношению к свету более чем на 29 секунд.