Тревор Кокс - Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Однако измерения в таком звучном помещении сопряжены с определенными сложностями. Если я или Аллан издадим какой-то звук — например, скажем друг другу «Давай, я готов», — то нам придется ждать около минуты, чтобы исчезло эхо, и только потом стрелять из пистолета. Кроме того, мы должны стоять совершенно неподвижно и не шуметь во время затихания звука — в противном случае измерения окажутся искаженными. Мы стояли в кромешной тьме на расстоянии около ста метров друг от друга, и поэтому о жестах не могло быть и речи. Аллан предложил подавать сигналы, освещая фонарями потолок.

Договорившись о связи, Аллан удалился. Я увидел тусклое пятно на потолке и ответил тем же, показывая, что готов. Раздался выстрел, и я почувствовал мгновенный прилив адреналина. Но звук был слишком громким, и в цифровом диктофоне возникла перегрузка. Отрегулировав прибор, я приготовился ко второму выстрелу, но затем понял, что должен сообщить Аллану, что происходит. Шагая по центральной дорожке, я мысленно сделал заметку, что в следующий раз нужно взять с собой переносные рации.

Прозвучал второй выстрел, и я слушал реверберацию в наушниках, ожидая, когда угаснет звук и можно будет выключить диктофон. Цифровой индикатор показывал истекшее время: 10 секунд, 20, 30, 40, — а я все еще отчетливо слышал реверберацию; 50, 60 — это уже совсем странно. Через полторы минуты все окончательно смолкло, и я выключил диктофон.

Перед третьим выстрелом я снял наушники, чтобы самому оценить звук. Знакомый щелчок выстрела сопровождался грохотом, который пронесся мимо, отразился от дальней стены, затем вернулся и окутал меня реверберацией, приходящей со всех сторон. Если конец света будет сопровождаться апокалиптическим ударом грома, он будет звучать именно так — с мощным, постепенно переходящим в плач раскатом. Мне хотелось кричать от радости, но я был вынужден молчать, чтобы не мешать записи.

Длительность реверберации была просто невероятной. Бетонные стены толщиной 45 сантиметров практически не поглощали звук на низких частотах, и он полностью отражался. Более того, дизельное топливо для кораблей залило поры в бетоне, создав гладкую, воздухонепроницаемую поверхность, что значительно уменьшило поглощение на высоких частотах. Лучше всего поглощал звук огромный объем воздуха, вызывавший затухание на высоких частотах. При распространении звуковой волны от молекулы к молекуле теряется крошечная часть ее энергии. В учебниках поглощение звука воздухом оценивается в десятки децибел на милю на самой высокой из измеренных мной частот. В большинстве помещений расстояние, которое проходит звук, невелико, и влияние воздуха можно не учитывать. Но длина резервуара для дизельного топлива составляет одну шестую мили, и поэтому на высоких частотах воздух поглощает звук сильнее, чем стены.

Записав шесть выстрелов, я приступил к предварительному анализу — ввел результаты измерений в ноутбук и запустил программу. Поначалу я просто не поверил своим глазам: время реверберации получилось слишком большим. В этот момент мне захотелось сыграть со своими коллегами акустиками в игру «угадай время реверберации». Они выбрали бы какое-нибудь невероятное с точки зрения акустики число, наверное 10 или 20 секунд. Но все равно ошиблись бы. На частоте 125 Гц время реверберации составляло 112 секунд — почти две минуты. Даже на средних частотах время реверберации доходило до 30 секунд. Я окликнул Аллана и сообщил ему хорошую новость. Мы обнаружили самое звучное место в мире.

Почему, чтобы прославить Бога, мы строим огромные резонирующие соборы? Может быть, первобытные предки разделяли наше восхищение богатым звуком? Эти вопросы вертелись у меня в голове, когда я стоял перед четырьмя высокими, массивными каменными столбами у неолитического погребального холма и надувал разноцветные воздушные шарики, робко улыбаясь другим туристам. Когда я покупал эти шарики, меня так и подмывало выбрать черные с нарисованным на них скелетом. Что может быть уместнее для погребальной камеры? Но потом я нехотя выбрал большие шары, желтый и синий, из более толстого латекса — лопнув, они издадут более низкий звук.

В эту экспедицию я не взял громоздкое акустическое оборудование. К счастью, у меня была возможность провести довольно точные измерения при помощи булавки, воздушного шарика, микрофона и цифрового диктофона. Я протиснулся между обрамлявшими вход плитами и вошел в тесную гробницу; в нос ударил запах сырой земли. Потом я установил микрофон в одном конце камеры, имевшей форму креста, и приготовился записывать звук, прокалывая булавкой шарики в другом конце.

Только в последние несколько лет ученые стали систематически изучать акустику древних археологических памятников. И одна из самых неоднозначных публикаций на эту тему привела меня к этому древнему погребальному холму, расположенному всего в 50 километрах от Стоунхенджа [67]. Весь этот регион изобилует доисторическими сооружениями, среди которых есть самый большой древний каменный круг в мире в Эйвбери, со 180 необработанными вертикальными камнями и окружностью 1,3 километра, а также Силбери-Хилл, самый большой неолитический курган в Европе. Ученые до сих пор не могут понять назначение этого рукотворного холма высотой почти 40 метров и состоящего почти из полумиллиона тонн мела. Но я проводил измерения в меньшем по размеру доисторическом памятнике, Вейленд-Смити, длинном неолитическом холме, возраст которого оценивается в 5410–5600 лет (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Вход в Вейленд-Смити

Чтобы добраться до длинного холма, мне пришлось холодным зимним днем идти по грунтовой Риджуэйской дороге, древней пешеходной тропе в Центральной Англии. Если бы я путешествовал верхом, то избежал бы чавкающей грязи под ногами и смог бы проверить знаменитую легенду Вейленд-Смити: если стреножить лошадь на ночь и оставить серебряную монетку на замковом камне, утром лошадь окажется заново подкованной.

Вейленд-Смити — большой низкий холм, окруженный буками. Большинство туристов заглядывают внутрь, делают несколько снимков и идут дальше — рассматривать древний памятник глазами человека XXI в. Но я считал, что должен исследовать акустику. Пробираясь внутрь, я прислушивался к звуку своих шагов, регистрируя его изменение. Я громко говорил сам с собой, чтобы проверить, не искажается ли голос, и хлопал в ладоши, прислушиваясь к эху. И даже набрался смелости и пропел несколько нот, позволив акустике погребальной камеры усилить мой довольно жидкий бас. И конечно, я надул и проколол воздушные шарики.