Это - порог слышимости на таких частотах.

Звуковая волна представляет собой смеш,ение частиц воздуха, имеющее колебательный характер. Частота колебаний определяет собой частоту звука, а от амплитуды колебаний зависит громкость звука. Наше ухо чрезвычайно чувствительно. Наиболее чувствительно оно на частоте 2 300 гц. Порог слышимости на этой частоте составляет Ю^* мквт/см, что соответствует звуковому давлению 2 10 * бар. Смещение частиц воздуха при громкости на пороге слышимости равно всего 10* мм, т. е. меньше поперечника атома.

Колеблющиеся частицы воздуха передают свою энергию барабанной перепонке уха, которая сама начинает колебаться с амплитудами примерно такого же порядка. Однако этих ультрамикроскопических амплитуд достаточно для того, чтобы слуховой нерв получил определенное раздражение, в результате чего у нас рождается ощущение звука.

Несмотря на сверхмалые амплитуды колебаний частиц воздуха, общая масса воздуха, приходящая в колебательное движение, не так незначительна. Если мы на расстоянии 1 м еще различаем писк комара, то при этом колеблется масса воздуха около 44 кг. Если мы слышим звук на расстоянии 100 м, то при этом в колебательное движение приходит около 2 500 т воздуха.

li -

ЮЙ ЖЖЛГОР

Скромная летучая мышь прославлена в научно-популярной литературе за ее локационные способности. С поразительной ловкостью летает она в темноте, лавируя между домами, ветвями, проводами и другими препятствиями.

Ученых давно заинтересовало, как ухитряется летучая мышь летать в темноте, не натыкаясь на препятствия. Вначале - это было давно, чуть ли не 200 лет назад - предположили, что она обладает необычайно острым зрением. Для проверки поймали мышь, заклеили ей глаза и выпу-72

стили. Результаты были поразительными: ослепленная мышь летала так же ловко, как и зрячая; она ни на что не натыкалась и даже находила добычу.

Но вот однажды попробовали завязать у летучей мыши уши. И мышь, лишенная возможности сльшхать, стала беспомощной. Она утратила способность летать в темноте и охотиться за насекомыми, которыми она питается.

Может быть, мышь сльш1ит какие-то звуки и руководствуется ими? Для проверки решили выпустить мышь с открытыми ушами (и глазами), но с завязанным ртом. И вот оказалось, что мышь в этом случае летать не может - она натыкается на препятствия.

Дело начало проясняться. Очевидно, летучая мьш1Ь издает какие-то неслышимые нами звуки и с их помощью ориентируется в пространстве.

Что же все-таки слышит мышь? Что за звуки она издает? Загадка была разрешена не сразу. Но в конце концов наблюдения и исследования показали, что летучая мышь издает ультразвуки, частота которых достигает 50 кгц. Вполне естественно, что мы не слышим их. Ведь ухо человека воспринимает звуки с частотой не вьш1е 16 кгц.

Принципы радиолокации хорошо известны. Радиолокационная станция периодически посылает импульсы радиоволн (зондирующие импульсы) с помощью направленной антенной системы. Посланный станцией зондирующий импульс, встретив на своем пути препятствие, отражается от него и частично возвращается к станции, где и принимается. Зная скорость распространения радиоволн и время, прешедшее между посылкой сигнала и возвращением его в виде эха, легко определить расстояние до препятствия, от которого отразились радиоволны. При скорости 300 ООО км/сек радиоволна пролетает за 1 мксек 300 м. Если эхо вернулось через 2 мксек, то расстояние до препятствия равно 300 м, так как сигнал проделал этот путь дважды: от передатчика до препятствия и от препятствия до передатчика.

Прием может быть осуществлен только в моменты молчания передатчика. Отраженный сигнал всегда бывает очень слаб, и посылаемый сигнал полностью заглушит его даже в том случае, если для приема применяется отдельная антенна. В действительности же и прием, и передача обычно ведутся на одну антенну, которая переключается то на прием, то на передачу.

Продолжительность зондирующего импульса определяет минимальную дальность действия локатора. Если импульс продолжается 10 мксек, то в течение этого времени приемник не сможет принять эхо, а сигнал пролетит за 10 мксек 3 ООО м. Следовательно, препятствие, находящееся ближе чем в 1,5 км, этим локатором обнаружить нельзя.

Столь же понятна и зависимость между интервалом, разделяющим импульсы, и наибольшим расстоянием, на когс рое может работать локатор. В течение этого интервала си * нал должен дойти до препятствия - цели и возвратиться. Если интервал между двумя зондирующими импульсами равен 1 ООО мксек, то радиоволна пролетит во время интервала 30 км. За это время сигнал должен проделать путь дважды, поэтому наибольшее расстояние, которое сможет определить локатор, будет равно 15 км.

Теперь вернемся к летучей мыши. Ей не приходится измерять большие расстояния. Ее не интересует, что делается дальше примерно 20 м. Зато очень важно получать своевременные сведения обо всем, что встречается на пути ее полета вблизи - на расстоянии нескольких метров и ближе, иначе она будет натыкаться на препятствия.

(МИЛЛИСЕКУНДА

МИЛЛИСЕКУНД

Каждая ультразвуковая посылка - зондирующий импульс - длится не больше 1 жек. Ультразвук распространяется в воздухе с такой же скоростью, как и звук, т. е. в среднем 340 м/сек. За 1 мсек звук распространяется примерно на 34 см, следовательно при такой продолжительности посылки летучая мышь может обнаружить препятствие на расстоянии от 17 см и дальше. Так как летучая 74

мышь может делать посылки еще меньшей продолжительности, она в состоянии чувствовать встречные предметы в самой непосредственной близости от себя.

Число посылок в секунду летучая мышь изменяет в со-сп-ветствии с обстоятельствами. Неподвижная мышь делает в секунду около десяти ультразвуковых посылок. Находясь в полете, она учащает посылки, доводя их число до 30 в секунду и даже больше в зависимости от расстояния до препятствия, к которому она приближается.

Летучая мышь умело использует свою способность издавать и улавливать ультразвуки, и эта способность хорошо дополняет ее другие органы чувств. Достаточно увидеть летучую мышь в полете, чтобы убедиться в том, каким важным и действенным средством ориентировки является для нее эта ее способность. Мышь уверенно летает между деревьями в густом саду, делая головоломные повороты, и своевременно облетает все препятствия, практически не пользуясь при этом зрением, а полагаясь исключительно на свой ультразвуковой локатор .

Слово локатор в предыдущей фразе заключено в кавычки в силу традиции. Ультразвуковой аппарат ориентации летучей мыши является локатором не в переносном смысле. Ультразвуковые гидролокаторы, так называемые асдики, работают подобным же образом: они осуществляют ультразвуковые посылки - зондирующие импульсы, улавливают отражение их от препятствий и по времени и направлению прихода эха определяют направление на объект и расстояние до него. По существу совершенно так же работают и ультразвуковые эхолоты.

Как было сказано, летучая мьпдь пользуется для целей локации ультразвуком с частотой около 50 ООО гц. Это очень высокая частота, лежащая далеко за пределами частот, слышимых человеком. Но сама летучая мышь воспринимает еще более высокие частоты, по-видимому, более 70 кгц. Способность слышать такие частоты нужна летучей мыши, по всей вероятности, для того, чтобы разыскивать насекомых, которыми она питается. Мышь ловит их на лету, а они своими крыльями порождают ультразвуки, частота которых находится в этих пределах.

Несмотря на то, что локационные способности мыши обследованы лучше, чем у других живых существ, пользующихся таким же способом ориентирования, все же здесь остается еще много неизвестного. Например, не выяснено,

Гвачаро

как мыши отличают свои сигналы от чужих . Летучих мышей много, это вовсе не одиночное животное. Их часто можно видеть вместе по нескольку штук. Казалось бы, что их сигналы и многочисленные отражения этих сигналов должны безнадежно перепутаться, но в действительности этого не происходит. Нельзя ожидать, что каждой летучей мыши присвоена своя волна, иная нежели у других мышей. Вероятнее, что мыши, когда надо, могут менять волну своего передатчика и тут же точно перестраивать на нее и свой приемник . Если это так, то и оперативности, и точности мышиной аппаратуры можно позавидовать.

Аналогично эхом пользуется южноамериканская птица гвачаро - обитательница темных пещер. Она излучает мощные отрывистые выкрики высокого тона с частотой около 7 ООО гц и после каждого выкрика улавливает эхо от препятствий.

Для того чтобы пользоваться звуковыми или ультразвуковыми локаторами, живым существам приходится оценивать такие короткие промежутки времени, как миллисекунды или даже микросекунды. И нам становится немного завидно: птицы и летучие мыши точно измеряют сверхкороткие мгновения, а мы?

Но у нас нет оснований считать себя обиженными. Человек тоже улавливает миллисекунды и их доли. Мы обладаем стереофоническим восприятием звука. Закрыв глаза, мы различаем, что автомобиль сигналит справа, кто-то разговаривает слева и т. д. Как мы это узнаем?

У нас два уха, расставленных примерно на 20 см. Если источник звука не находится прямо перед нами или точно позади, то наше ухо, находящееся ближе к источнику звука, слышит раньше, а более удаленное ухо - позже. Простой подсчет показывает, что при разности расстояний от одного и другого ушей до источника звука 10 см более удаленное ухо слышит звук с запаздыванием на 0,3 мсек, или на 300 мксек. Предел наших возможностей лежит, по-видимому, где-то около 100 мксек.

Сравнение радиолокационной станции с летучей мышью интересно закончить некоторыми цифрами. Летучая мышь мала, и ее локационный механизм - легкие, гортань, 76

▼

слуховой аппарат вместе с ведающей им частью мозга очень легок; он весит немного меньше полуграмма. Мощность излучаемых мышью сигналов около 10 * вт, т. е. одна миллионная ватта. Для сравнения можно взять так сказать однотипную радиолокационную станцию - самолетную. Вес такой станции составляет несколько десятков килограммов, а излучаемая мощность бывает порядка нескольких десятков киловатт. При этом самолетная радиостанция обнаруживает цели диаметром в несколько метров, а мышь- меньше 0,2 мм. Если учесть относительную дальность возможного обнаружения, то получится, что локационный аппарат летучей мыши эффективнее самолетной радиолокационной станции по самым осторожным оценкам в несколько тысяч раз. Некоторые американские исследователи называют во много раз большие числа.

И, наконец, несколько цифр, относящихся к летучей мыши: вес - около 4 г; вес гортани, ушей, слуховых участков мозга и других органов, принимающих непосредственное участие в локации, - не выше 10% общего веса, т. е. около 0,4 г; обнаруживает проволоку диаметром 0,18 мм, на расстоянии 0,9 м; скорость полета - до 140 км1ч

БЕЗВЕСТНЫЕ ЛНОН

Во второй половине 40-х годов между английскими и американскими специалистами шел спор о том, кто из них первым изобрел радиолокацию. А настоящие пионеры различнейших видов локации в это самое время спокойно плавали в морях и океанах, летали в воздухе и пользовались локаторами, как это делали давным давно их деды, прадеды и прапрапрадеды.

Читателю, конечно, ясно, что речь идет о живых существах, имеющих в своих организмах того или иного рода локационные устройства. В этих случаях в первую очередь вспоминается летучая мышь, которой на стр. 72 уже отдана должная дань.Шо надо сказать, что летучую мышь