3.36. Морские раковины

В прежние времена в раковину трубили, чтобы предупредить корабли об опасности столкнуться со скалой в густом тумане. Сейчас это делают в основном на торжественных церемониях. Чтобы подудеть в раковину, нужно прижаться губами к узкому отверстию на ее кончике (кончик следует аккуратно отбить или стесать напильником). Почему раковина издает такой громкий звук?

Почему, если вы на пляже подберете большую морскую раковину и приложите ее к уху, вы услышите шум, напоминающий звук разбивающихся о берег волн?

ОТВЕТ • Если вы подуете в морскую раковину, возникнет два вида колебаний: губы будут колебаться (дрожать) примерно так, как колеблется гитарная струна, а если частота колебаний ваших губ совпадет с собственной частотой раковины, смогут возбудиться и звуковые колебания внутри раковины. Вы можете заставить губы колебаться, если прижмете их к отверстию раковины и будете выдувать через них воздух. Если делать это осторожно, губы будут колебаться сразу на нескольких частотах гармонического звукоряда. В одной серии экспериментов измерили самую низкую частоту (основную частоту), равную 47,5 Гц, и более высокие частоты, равные основной частоте, умноженной на целые числа: 2 ? 47,5 = 95 Гц, 3 ? 47,5 = 142,5 Гц и так далее.

Колебания губ создают в раковине звуковые волны с теми же частотами, что и частоты колебаний губ. Большая часть волн просто гасит друг друга, но некоторые, частота которых равна одной из резонансных частот раковины, усиливают друг друга и образуют сильную звуковую волну (громкий звук). В упомянутом выше эксперименте самая низкая резонансная частота раковины оказалась равной 332,5 Гц.

Человек, дувший в раковину, смог заставить ее громко звучать, поскольку седьмая частота гармонического звукоряда на основной частоте 47,5 Гц как раз была равна 332,5 Гц, и колебания губ на этой частоте входили в резонанс с такой же собственной частотой раковины. Так что этот громкий трубный звук раковины вполне могли слышать люди вокруг.

Обычные шумы в окружающем пространстве тоже могут привести к возникновению в раковине резонансных колебаний. Если вы приложите раковину к одному уху, то можете услышать звук на некоторых резонансных частотах. Вероятно, громкость звука, который издает раковина, будет то возрастать, то затухать, поскольку флуктуирует шум, возбуждающий этот звук. Если вы хотите мысленно представить себе источник этих шумов, особенно если прижимаете к уху морскую раковину, вы легко вообразите, что слышите шум набегающих волн.

В Италии есть остров-вулкан Стромболи, похожий на морскую раковину в том смысле, что задувающий в его три кратера переменный ветер иногда возбуждает в них резонанс, и тогда вулкан издает звуки разной громкости.