Нас все время окружают тысячи разных звуков — от гудков паровоза до чуть слышного шелеста травы, от мощных аккордов оркестра до стрекотания кузнечика. Всевозможные звуки всегда а нами, они сопутствуют всей нашей жизни, и представить себе полную тишину просто невозможно.
Мы хотим рассказать, как приоткрыли завесу в этот таинственный мир, поговорить о том, что же такое звук, как он появляется, распространяется, как ловко научились люди с ним управляться.
Мы расскажем и о голосе моря, и о поющих рыбах, и о том, как Паганини играл на одной струне, а великий Ньютон размышлял о природе звука. Мы расскажем о тех, кто заранее чувствует приближение шторма, и о способе приготовления майонеза.
Это книга о звуке.
ЗАГАДКА АТМОСФЕРЫ
Упрямый колодец
Много лет тому назад на одной из улиц итальянского города Флоренции, заняв всю проезжую часть, строители рыли колодец.
Внимание всех жителей Флоренции было приковано к строительству. По городу было объявлено, что по завершении работ состоится торжественное открытие, к которому тщательно подготавливались жители улиц, лежащих вблизи нового колодца.
Больше всех радовался новому колодцу маленький Доменико, по кличке Лохматый. Это прозвище ему дали мальчишки. Его волосы были вечно растрепаны. Да и как им не быть растрепанными. Хозяин лавки, у которого он работал, — жилистый старик старьевщик, высохшая шея которого, казалось, вот-вот оборвется, когда он вскидывал голову и тряс бородой, — по любому поводу таскал Доменико за вихры. Может быть, поэтому Доменико не удавалось даже в праздники причесать голову так гладко, как это делали другие ежедневно.
А радовался он потому, что колодец строили на его улице, против лавки старьевщика. «Как близко будет ходить по воду!» — мечтал Доменико, прислонившись к тяжелой двери у входа в лавку. А воды для стирки всякого хлама старьевщику требовалось очень много.
Чего только не приносили в лавку в течение дня! Поношенные куртки бедняков, которым не на что купить хлеба, костюмы бродячих артистов, издержавшихся в утомительных переходах из города в город, и вообще тряпье, которое годилось только для заплаток.
Атмосферное давление
Загадка колодца взволновала Торричелли. Возвращаясь с несостоявшегося торжества, он думал о происшедшем. Многое пришлось ему перебрать в памяти. И все-таки ученику Галилея удалось разгадать тайну флорентийского колодца. Торричелли рассуждал таким образом: «Собственно, что произошло? Колодец был глубок, узкая, длинная труба насоса была значительно больше 10 метров, а вода поднималась за поршнем только на высоту 10 метров с небольшим и не желала следовать выше этого уровня. Она отрывалась от поршня».
Так устроен колодец
Перебирая в памяти различные опыты, Торричелли вспомнил опыты Галилея, которые он производил с различными жидкостями, поднимая их поршнем в трубках. И у него жидкости, следуя за поршнем, всегда поднимались на различную, но вполне определенную высоту, а затем отрывались от него. Галилей объяснил это явление, полагая, что столб жидкости разрывается от собственной тяжести, как оборвался бы очень длинный, тяжелый канат, если его поднимать за один конец вверх. И он установил, что высота подъема жидкости зависит от веса единицы ее объема — от удельного веса. Чем меньше удельный вес жидкости, тем выше она поднимается за поршнем, но обязательно на определенной, всегда одной и той же высоте от него оторвется.
Странный бургомистр
Более десяти лет спустя после событий на улице Флоренции, ранним утром 1654 года, в Германии, в окрестностях Регенсбурга, бургомистр города Магдебурга Отто Герике показал грандиозные опыты. Две упряжки лошадей, по восемь пар каждая, растягивали шар в противоположные стороны, стараясь его разорвать. Этот интереснейший опыт, на котором многие пожелали присутствовать, изображен на гравюре. Ее часто помещают на страницах учебников.
Подготовляя свои опыты, Отто Герике ничего не знал об опытах Торричелли. Герике хотел получить пустоту. Для этой цели он взял пустую винную бочку, наполнил ее водой и при помощи насоса стал выкачивать из нее воду. Когда воду выкачали, то сквозь щели внутрь бочки с шипением проник воздух и занял ее место. Эта неудача не остановила Герике. Он поместил бочку с водой в другую бочку, тоже наполненную водой, и снова повторил опыт. Результат был тот же: воздух опять проник внутрь бочки, хотя и не так быстро, как в первый раз, и занял место воды. Внутрь бочки проникал воздух, содержащийся в воде. Тогда упорный Герике взял медный сосуд из двух полушарий и стал откачивать воздух из него. Едва внутри сосуда наступило разрежение, как тонкие стенки полушарий были смяты.
Пришлось изготовить более прочные полушария, и тогда дело пошло на лад. Воздух был откачан! Два ничем не скрепленных полушария не могли оторвать друг от друга даже две упряжки по восьми пар лошадей. Необыкновенное зрелище! Толпа горожан и жителей окрестных сел с изумлением смотрели, как лошади пытаются разорвать пустоту. После этого Герике предложил двадцати взрослым мужчинам сместить поршень в цилиндре, из которого предварительно был выкачан воздух. Сколько ни трудились взрослые, сильные люди, поршень оставался на месте.
