Во все уши. Про многозадачный орган, благодаря которому мы слышим, сохраняем рассудок и держим равновесие

Возьмем пластмассовую линейку, складной метр или пластиковую ложку – короче говоря, любой длинный и гибкий предмет, который найдется под рукой. Положим один конец, примерно с ширину ладони руки, на край стола и крепко прижмем его там. Длинный конец теперь выдается в пространство над краем стола. Свободной рукой отогните его вниз и отпустите, позволяя ему быстро распрямиться. Раздастся звук. В зависимости от материала, это будет, скорее всего, гудение или жужжание. Подождите, пока звук не исчезнет. Теперь повторите действия, но пока линейка будет вибрировать, медленно сдвигайте ее к центру столешницы лежащей на ней рукой. Вы заметите, что чем ближе к центру стола перемещаете линейку, тем выше становится звук.

Наблюдая движение линейки при ее колебании, мы сразу можем понять, что здесь происходит. Свободный конец, изначально выдвинутый на большую длину, был вынужден преодолевать довольно большое расстояние, чтобы раскачиваться от крайнего нижнего положения до крайнего верхнего. В точке наибольшего отклонения, то есть непосредственно перед выпрямлением, возникает кольцо звуковой луковицы. Здесь сгущение молекул воздуха максимально. Оболочки луковиц, таким образом, представляют собой зоны сгущения.

Чем дальше линейка перемещается к середине стола, тем короче свободный конец и тем меньше ему остается пространства для движения. Теперь происходят две вещи: размах колебаний линейки становится все уже, а движение при этом ускоряется. В результате зоны сгущения молекул на звуковой луковице располагаются все теснее.

Звуковые волны распространяются вокруг источника, принимая форму луковицы, и чем короче звук, тем меньше слоев у звуковой волны.

В этой главе мы не можем обойти вниманием три физических термина, которые представляют важность для дальнейшего понимания нашей способности слышать. Количество колебаний, повторяющихся за одну секунду, то есть периодичность, с которой, к примеру, линейка совершает полное движение снизу вверх или наоборот, называется частотой. Единица, принятая для ее обозначения, – герц. Одно колебание в секунду – это 1 герц, десять колебаний – 10 герц и так далее. Свыше 1000 герц, чтобы избежать слишком длинных чисел, вводят понятие килогерц. Итак, 1000 герц соответствуют 1 килогерцу (сокращенно 1 кГц). Чем больше число герц, тем плотнее луковица заполнена зонами сгущения и тем выше слышимый нами звук. Пространственное расстояние между зонами сгущения называется длиной волны. Чем теснее друг к другу расположены зоны сгущения, тем выше звук и короче длина волны. Если у вас в голове уже сформировался запутанный клубок вопросов, приглашаю последовать за нами в лабиринт…

Шпаргалка (при необходимости загните здесь уголок)

Лабиринт: фантастические витки

Внутреннее ухо – один из самых сложных и в то же время наиболее чувствительных аппаратов, предназначенных для восприятия окружающего мира. Точнее говоря, это две взаимосвязанные системы восприятия: орган слуха и вестибулярный аппарат.

Первый находится в костной улитке. Она получила название по своему внешнему виду – выглядит, как домик улитки. С ней соединяются полукружные каналы, три дугообразных туннеля, проходящих через пирамиду височной кости. Каналы содержат внутри вестибулярный аппарат и лежат под прямыми углами по отношению друг к другу. В зависимости от угла обзора, один канал занимает почти вертикальное положение, другой – горизонтальное и третий – наклонное.

Сенсорные клетки в слуховом органе и вестибулярном аппарате очень нежные и хрупкие. Поэтому для их защиты все внутреннее ухо располагается внутри специальной части черепа – пирамиды височной кости. Она состоит из самой твердой кости нашего тела, сравниться с которой по прочности может только зубная эмаль. Несмотря на это, пирамида височной кости довольно легкая, потому что содержит множество воздушных пузырьков. Если бы их не было, наш череп казался бы слишком тяжелым для шейных мышц. Кроме того, такая легкая конструкция препятствует передаче через кости слишком большого количества звуков во внутреннее ухо – в конце концов, оно должно концентрироваться на вибрациях барабанной перепонки.