Юный техник, 2003 № 06

Впрочем, наши специалисты относятся к подобной версии с недоверием, считая, что даже кальмары-громадины вряд ли способны щелкать клювами столь громко. Так что источник загадочного звука остается неопознанным. Может, вы предложите свою гипотезу?

В.ЧЕРНОВ

Не слышно шума городского…

На это открытие испанского физика Франциско Месегуэра

из Мадридского института материаловедения натолкнул случай. Прогуливаясь как-то после работы по улицам испанской столицы, он обратил внимание на скульптуры Эусебио Семпере. Не то чтобы творения авангардиста ему уж очень понравились. Исследователь заметил, что поблизости от них городской шум заметно стихает. Почему?

Пытаясь ответить на этот вопрос, ученый обратился к научной литературе. И обратил внимание, что городские скульптуры внешне несколько напоминают так называемые фотонные кристаллы, созданные в 80-е годы XX века для управления светом. Самый простой такой кристалл: микроскопические бусинки стекла, выстроенные в некое подобие кристаллической решетки.

«А что, если скульптор случайно создал нечто вроде акустического кристалла?» Этой догадкой Месегуэр поделился со своим коллегой, экспертом по акустике из Политехнического университета Валенсии Хайме Линаресом. И исследователи вскоре пришли к заключению: если фотонные структуры увеличить до сантиметровых размеров — а именно такую длину волны имеет звук, — можно действительно получить акустический аналог светового кристалла. Внутри его, предположили ученые, звуковые волны должны взаимодействовать друг с другом и затухать.

Однако экспериментальная проверка с участием одной из скульптур, состоявшей из набора полых металлических цилиндров разной длины, поначалу не увенчалась успехом. Лишь когда экспериментаторы попросили у скульптора разрешения поэкспериментировать с самой большой из его композиций — из трехметровых труб, — им удалось обнаружить, что композиция действительно блокирует звук.

Однако и этот «кристалл» оказался далек от совершенства.

Тогда ученые решили создать собственную скульптуру-шумоглушитель. Соорудили каркас, украсили его свисающими цилиндрами из нержавеющей стали или дерева… И обнаружили, что такая структура сильно подавляет звуковые волны в слышимом диапазоне спектра, на частотах от 1400 до 1700 герц.

Скульптуры испанца Эусебио Семпере, которые натолкнули ученых на мысль создать звуковые кристаллы.

Дальнейшие опыты показали, что с помощью акустического кристалла можно не только заблокировать распространение звука, но и манипулировать им. Как пишет по этому поводу научный журнал Physical Review Letters, «подобно свету, который меняет направление под действием рефракции, проникая из воздуха в стекло, звуковые волны также отклоняются, попадая в акустический кристалл». Более того, ныне исследователям удалось создать и своего рода акустическую линзу. Она представляет собой этакий «частокол» из цилиндров. Если с одной стороны его поместить источник звука, то на противоположной стороне звуковые волны сойдутся в одну точку.

Недавно исследователи изготовили и звуковой аналог другого широко распространенного оптического устройства: интерферометра Фабри-Перо. В оптике это многослойный набор тонких пленок, а его акустическая версия — кристалл в виде плиты с гладкими поверхностями, параллельно которым свисают ряды цилиндров.

Ученые полагают, что на основе этого устройства можно создать звуковые барьеры, которые будут не только выглядеть эстетичнее нынешних шумоотражающих щитов, установленных вдоль некоторых автострад, но и действовать гораздо эффективнее.

Идею испанцев поддержали исследователи из других стран. Так, Пин Шен со своими коллегами из Гонконгского университета, создали звуковой кристалл, выполненный в виде кубической решетки из свинцовых шаров диаметром в сантиметр каждый. Шары покрыли силиконовым каучуком и закрепили в нужном месте решетки при помощи эпоксидной смолы. Как показали эксперименты, такая структура эффективно глушит акустические колебания с длиной волны около метра.

А еще один коллега исследователей, физик из Мадридского университета Хосе Санчес-Дехеса, считает, что можно даже спроектировать такой барьер, который будет превращать какофонию, скажем, строительного шума и грохота в успокаивающее шуршание или в шелест листвы, шум морского прибоя.