|
|
1 мая 1953-г. Московский
телевизионный центр впервые передавал со стадиона «Динамо» парад по случаю
начала спортивного сезона. Парад открылся маршем длинной колонны
физкультурников с оркестром впереди.
Передающие телевизионные камеры были расположены высоко на
трибунах, поэтому москвичи могли видеть на экранах своих телевизоров почти
всю колонну одновременно. При этом внимание многих привлекло одно
обстоятельство — физкультурники шли красивыми стройными шеренгами, но . . .
не в ногу. Первые ряды держали шаг четко и правильно, но чем дальше, тем ритм
все более нарушался и на расстоянии около полутораста метров от головы
колонны ряды физкультурников делали шаг правой ногой тогда как их товарищи в
передних рядах делали в это время шаг левой.
Этот бросавшийся в глаза разнобой объяснялся, конечно, не
тем, что наши замечательные физкультурники не умеют держать ногу. Его причиной
является... сравнительно малая скорость распространения звука в воздухе.
Простой расчет подтвердит это.
Физкультурники шли до скоростью приблизительно 5 км в час. Длина шага в среднем равна 70 см, следовательно на 1 км приходится около 1 430 шагов. Расстояние в 1 км человек, идущий со скоростью 5 км/час, проходит за 12 мин. = 720
секунд, т. е. на один шаг приходится 720 : 1 430 ^ 0,5 секунды.
Скорость распространения звука в воздухе при температуре
порядка +15ч~+20°С составляет 340 ж в секунду, следовательно, за 0,5 секунды,
т. е. за время одного шага, звук проходит 170 м. Звуки марша, определявшие ритм шага, будут достигать ряда, отстоящего от оркестра на
расстояние 170 м, с запозданием как раз на время одного шага. Поэтому этот
ряд, идя совершенно точно в соответствии с долетающими до него звуками
оркестра, будет делать шаг правой ногой, в то время как первый ряд делает шаг
левой ногой.
Промежуточные ряды будут запаздывать менее чем на шаг.
Например, средний из этих промежуточных рядов, отстоящий на 85 м от оркестра (а также на 255, 425 м ит. д.), будет запаздывать на полшага.
Если наблюдать длинную колонну, идущую с оркестром впереди
и точно держащую ногу в соответствии со слышимым ритмом игры оркестра, то по
движениям рук и ног идущих можно «видеть» распространение звуковой волны.
Сравнительной медленностью распространения звука в воздухе
объясняется и тот, уже не раз отмечавшийся в литературе факт, что если бы
радиослушатели, скажем, Владивостока, принимали по радио концерт,
транслируемый из московского театра, то они фактически слышали бы его раньше
сидящих в театре москвичей (мы разумеется, не принимаем во внимание поясную
разницу во времени). Действительно, радиоволны преодолевают расстояние в 10 000 км, разделяющее Москву и Владивосток, за 0,03 сек., а звук пролетит за этот промежуток времени
всего лишь около 10 м. Зрители, сидящие в театральном зале дальше чем в 10 м от сцены (а таких в театре — большинство), услышат звуки со сцены позже владивостокских
радиослушателей.
Скорость распространения звука в воздухе зависит от
температуры. При повышении температуры на 1°С скорость звука увеличивается
примерно на 0,6 м в секунду.
Электромагнитные колебания, используемые для
радиопередач, можно характеризовать длиной волны или частотой. Пожалуй,
большинству радиолюбителей и радиослушателей более привычны и понятны длины
волн, а не частоты. Длина волн, например, 1 200, 300, 42 м «понятнее», чем соответствующие им частоты: 250 килогерц, 1 000 килогерц и 7,145 мегагерц.
Но звуковые колебания мы привыкли определять только
частотой. Что говорит вам выражение «звуковая волна длиной два. метра»?
Низкий это тон или высокий? Сразу трудно даже сообразить, можем мы слышать
звук с такой длиной волны или не можем.
Следует отметить, что так называемые взрывные волны,
образующиеся при очень сильных сотрясениях воздуха, распространяются в
несколько раз, а в некоторых случаях даже в десятки раз быстрее звука.
Поэтому распространенный способ определения дальности удара молнии путем
умножения числа секунд, прошедших между блеском молнии и донесшимися
раскатами грома, на скорость распространения звука — неверен. Молния
порождает не обычную звуковую волну, а взрывную, которая распространяется
гораздо быстрее звуковой. Постепенно замедляя свое распространение, взрывная
волна через некоторое время превращается в звуковую. Если после удара молнии
мы слышим сильный трещащий звук, то это означает, что мы находимся в зоне
взрывной волны. Типичные «раскаты грома» появляются лишь после превращения
взрывной волны в звуковую.
Между тем звуковые колебания, так же как и
электромагнитные, можно характеризовать как частотой, так и длиной волны. Для
того чтобы узнать длину электромагнитной волны, надо скорость распространения
радиоволн разделить на частоту.
Из этого выражения легко найти, что длине звуковой волны 2 м соответствует частота звука 170 герц, так как 340:170 = 2. Значит, звуковую волну длиной 2 м мы слышать можем. 170 герц — довольно низкий тон, это примерно самый низкий тон, какой может
воспроизвести женский голос.
|