Задачи: 1) Наблюдатель слышит звук выстрела орудия через 7 сек. после его вспышки. Скорость звука в этот момент по таблицам равна 345 метрам в сек. Как далеко стоит орудие от наблюдателя?
2) Два наблюдателя видят вспышки орудия и замечают, что звук выстрела дошел до первого через 3 сек., а до второго через 10 сек. Где стоит орудие, если скорость звука равна 320 м в секунду, а наблюдатели удалены друг от друга на 640 метров?
Побежденная темнота
Днем воздушный враг (аэростат, аэроплан) обычно виден с земли. Виден, значит, уж не так опасен: можно с ним бороться обстрелом, можно от него укрыться. Ночью же увидеть врага в небе гораздо труднее. Правда, мы научились ночь превращать в день и умеем прожекторами[31] освещать пространство на большие расстояния. Но луч прожектора узок, поэтому разыскивать маленький самолет в беспредельном небе очень трудно. Невидим бывает воздушный корабль и днем в тех случаях, когда он летит над облаками.
Вот тут-то на помощь опять приходит звук. Шум моторов и в особенности звук, вызванный вращением пропеллера, бывает слышен на несколько километров. А по звуку, оказывается, можно довольно точно определить не только направление, но иногда даже и местонахождение воздушного корабля.
Приборы для осуществления этого бывают двух основных типов: 1) основанные на восприятии звуков двумя ушами и 2) действующие по принципу вогнутых зеркал.
Каждый человек и почти все животные имеют два уха. Это не только усиливает ощущения звука, но и позволяет судить о направлении, откуда звук исходит.
Стоит повернуться правым ухом к источнику звука (на открытом воздухе) — и тотчас заметишь, что левое ухо слышит этот звук много слабее. Лошадь поэтому «прядет» ушами, слыша незнакомый звук. Все другие животные или поворачиваются сами в сторону звука или поворачивают ушные раковины. Люди также инстинктивно определяют направление на источник звука по силе восприятия его каждым ухом. Однако без приборов мы вообще не очень точно определяем направление на звук, а если звуки слабые, то и вовсе не разберемся, откуда они исходят. Поэтому для определения направления на летящий аэроплан устраивают ряд больших рупоров на особой подставке (рис. 25).
Рис. 25. Звукоулавливатель рупорный. Левый слухач определяет направление по высоте, правый — боковое.
Часть рупоров трубками соединяют с правым ухом наблюдателя, а другую часть с левым ухом того же наблюдателя. Благодаря рупорам звук слышен яснее, а большое расстояние между рупорами позволяет точнее определять направление. Вся установка легко вращается как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем углы поворотов измеряются по особым лимбам. Для большей точности на один прибор ставят двух слухачей, из которых один слушает пару горизонтальных, а другой— пару вертикальных рупоров. Для еще большего усиления звуков в рупоры вставляют микрофоны[32].
Иногда вовсе обходятся без рупоров, устанавливая одни лишь чувствительные микрофоны (рис. 26).
Рис. 26. Звукоулавливатель микрофонный (телеситометр). Левый слухач определяет направление по высоте, правый — боковое.
Но принцип и тут остается тот же: направление определяют по слышимости звука двумя ушами.
Звуки отражаются, как всякие волны. Отражением звуков объясняется знакомое всем эхо. На явлении отражения звуков основано устройство всех рупоров.
Пользуясь этим же отражением звуков, можно собрать звуковые волны в одну точку большим вогнутым зеркалом (зеркало здесь не стеклянное, а чаще металлическое). Известно, что у вогнутого зеркала есть особая точка — фокус, где собираются все отраженные от него параллельные оси зеркала волны (лучи света, волны звука, «тепловые» лучи). Поэтому, если в фокусе зеркала поместить приемник звука (обычно, микрофон), то сильный звук услышим лишь при направлении оси зеркала на источник. Вращая зеркало, добиваются лучшей слышимости звука и тем самым определяют направление на него (рис. 27).
31
Прожектор — это большой фонарь (силой до 2 миллиардов свечей), направляющий узкий пучок света с помощью вогнутого зеркала (рефлектора) и освещающий пространство на расстоянии 12–15 км.
32
Микрофон — особый угольный прибор, воспринимающий самые слабые звуки и с помощью электротока делающий их ясно слышимыми. Микрофон есть в каждом телефонном аппарате.