Александр Коробко-Стефанов - Звук за работой

• Название: Звук за работой
• Автор: Александр Коробко-Стефанов
• Издательство: Детгиз
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1957

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.

---

То, что в те времена умели это делать, не подлежит сомнению, так как у пифагорийцев гармонические отношения играли выдающуюся роль, но содержание рассказа неверно.

Во-первых, наковальня, как и колокол, всегда дает один и тот же, основной, тон при ударах различными молотами.

Во-вторых, струны издают указанные тона, когда имеется зависимость между их длинами, а у Пифагора речь шла о грузах, натягивающих струны.

Но, по мнению некоторых ученых, соотношение между длинами струн и интервалами тонов отыскали именно пифагорийцы.

Интересно заметить, что терцию Пифагор отвергал, не считая ее звучание приятным именно из-за сложного отношения чисел (4:5 или 5:6).

В глубокой древности звуки мелодий записывали буквами. В средние века перешли на особые значки — невмы, которые приблизительно указывали повышение и понижение мелодии. В X веке для уточнения высоты звука невмы стали писать на линейках, точно определяющих высоту звука, то есть тон. Постепенное усовершенствование привело к современной записи звуков. Этим мы обязаны Гвидо Аретинскому, который изобрел систему линий, а тона назвал именами, и Жану де Меру, который усовершенствовал ноты тем, что ввел головки для обозначения их продолжительности.

Основой современной записи звука являются пять горизонтальных линеек, которые называют нотоносцами.

Пример музыкальной записи

Кроме пяти основных линеек, существуют добавочные — пять вверху и пять внизу. Что означают значки на линейках, каким нотам они соответствуют, указывает ключ, который ставят в начале пяти линеек. Чаще всего встречаются два ключа: ключ «соль» — скрипичный и ключ «фа» — басовый. Основные линейки разбиты вертикальными линиями на части — так называемые такты. Они определяют длительность звучания. В начале пяти линеек мы видим ключ «соль», тогда внизу на первой добавочной линейке располагается значок, имеющий форму сплюснутого круга; это звук «до» третьей октавы, звучание которого должно длиться на протяжении одного такта.

Если вместо этого значка стоит другой — такой же сплюснутый круг, но имеющий с одной стороны вертикальную черточку, то звучание звука «до» третьей октавы должно длиться в течение половины такта, а другая половина может быть предоставлена другим звукам, либо ему же, но вновь повторенному. Когда необходимо создать звучание в одну четверть такта, то круг зачерняют. Время звучания можно уменьшить еще вдвое, то есть свести его к одной восьмой такта, для чего вверху палочки добавляют опущенный вниз хвостик. Добавка еще одного хвостика означает, что звучание длится одну шестнадцатую такта. И, наконец, если знак содержит три хвостика, звук должен звучать всего одну тридцать вторую долю времени целого такта.

Поэтому значок звука, который должен длиться такт, называют целой нотой, а остальные, соответственно, половиной, одной четвертой, одной восьмой, одной шестнадцатой и одной тридцать второй ноты. Длительность звука в такте определена формой ноты, а положение ноты на линейках указывает тон звука.

Если значок помещен между добавочной и первой основной линейкой, это означает звук «ре» третьей октавы.

Нота на первой линейке означает звук «ми», между первой и второй линейками — «фа», на второй — «соль», а между второй и третьей — «ля». На третьей линейке располагается звук «си». Если значок стоит между третьей и четвертой линейками, то начинается следующая октава, то есть звук «до» четвертой октавы. Далее все идет в той же последовательности.

Много других значков существует в нотной записи звуков. Одни указывают на то, как их следует воспроизводить — быстро или отрывисто, громко или тихо. Другие регулируют паузы — промежутки между отдельными звуками. И, наконец, существуют значки, которые указывают на необходимость усилить звучание последующих звуков или, наоборот, воспроизводить их всё тише и тише.

Нотная грамота

На рисунке приведена таблица всех знаков, употребляемых в нотной записи, а на стр. 80 — пример музыкальной записи.

Нотная запись позволяет записать и надолго сохранить мелодию.

Записанную мелодию всегда можно воспроизвести. Для этого необходимы инструменты и исполнители, умеющие читать нотную запись.

Музыканты читают ее и мысленно воспроизводят звуки, соответствующие значкам нотной записи. Так снова рождается мелодия, записанная когда-то далеким, зачастую незнакомым композитором, говорящим на чужом языке. А язык мелодий и звуков одинаков для всех стран и всех народов.

Звук путешествует

Первое путешествие звука началось в XIX веке в лаборатории американского физика Белла. Он во что бы то ни стало решил отправить звук путешествовать по проводам. Скучно было телеграфистам расшифровывать длинные бумажные ленты точек и тире азбуки Морзе, перебрасываясь фразами, не слыша голоса собеседника.

Прежде чем отправить звук путешествовать, Белл тщательно подбирал ему надежных помощников.

Ими оказались: явление электромагнитной индукции и результаты опытов немецкого физика Хладни. Познакомимся с ними поближе.

Майкл Фарадей

Явление электромагнитной индукции, открытое английским физиком Фарадеем в 1831 году, состоит в том, что в замкнутом проводнике, к которому подносят магнит, возникает электрический ток. Ток в катушке будет тем больше, чем быстрее мы подносим к ней магнит. Если магнит удалять, то в катушке тоже возникает ток, но противоположного направления.

И вот Белл намотал проволоку на намагниченный стержень и, замкнув концы проволоки, обнаружил, что если к одному из его концов поднести звучащий камертон, то в катушке возникает ток переменного направления. Если теперь концы проволоки соединить с концами другой такой же катушки, намотанной на стержне, перед которым поставить такой же камертон, то ножки второго камертона придут в движение. Он будет звучать. Переменный ток, протекая по второй катушке, намагничивает находящийся внутри нее стержень. А тот в такт изменению тока то сильнее, то слабее притягивает находящуюся вблизи него ножку камертона, заставляя ее совершать колебания. Теперь надо было подумать о передаче человеческой речи.

Опыты Белла

Немецкий физик Хладни изучал звучание колеблющихся пластин. Он приводил их в колебательное движение с помощью обычного смычка, того самого, который вы часто видите в руках скрипачей. Хладни интересовало, каким образом колеблются различные участки пластин. Для этого он изучал затейливые узоры, образованные посыпанным на пластины песком.

Для одинаковых тонов эти узоры всегда повторялись. Это означало, что пластина колеблется каждый раз совер шенно одинаково.

Опыт Хладни

Повторяя опыты Хладни, Белл заметил, что пластины отзываются и на звук человеческого голоса. А это значит, что пластина колеблется под действием звуковой волны человеческой речи. Тогда Белл выбрал пластинки соответствующей толщины и расположил их вместо камертона.

Под действием звука человеческого голоса одна из таких пластин приходила в колебательное движение, создавая в катушке импульсы электрического тока. Эти импульсы передавались в другую катушку. При этом стержень, на который она была намотана, перемагничивался. Расположенная перед ним вторая пластина пришла в движение и в точности воспроизвела звук первой, то есть человеческую речь!

«Передаватель» Белла

«Приемник» Белла

Так звук стал путешественником. Изобретенное Беллом устройство названо телефоном. Слово телефон означает «видимый звук». Такое название устройству Белла дано потому, что звуковые колебания, воспринятые пластинкой, становились видимыми, если ее посыпать песком, как делал Хладни.

Легко понять, что принципиальная конструкция, позволяющая передавать речь на расстояние, так остроумно решенная Беллом, в то время обладала большими техническими недостатками.

Первоначально два лица, соединенные телефоном, говорили по очереди. Один говорил, а другой слушал. Затем говорил другой, а первый слушал, используя для этого одно и то же устройство — телефон. Устранил это неудобство микрофон изобретателя Юза.

Микрофон Юза

Микро означает «малый», а фон — «звук». Устройство Юза улавливало самые малые, совсем незначительные звуки и передавало по телефону, делая их хорошо слышимыми.

Микрофон Юза представлял собой две угольные чашечки, внутрь которых был помещен стерженек из угля. Малейшее сотрясение вызывало дрожание этого стерженька. Чашечки соединялись с полюсами батареи. Сила тока в этой цепи из-за дрожания стержня менялась, ибо при этом менялось сопротивление из-за переменных контактов между стержнем и чашечками. Изменение силы тока, разумеется, происходило в такт дрожанию стержня. А его колебания легко возбуждались звуками человеческой речи. Объединением микрофона и пластинки телефона была создана телефонная трубка. Со временем угольный стерженек был заменен угольным порошком, сопротивление которого очень резко менялось с изменением величины давления.