щегося тела. Такие колебания воздуха с частотой от 20 до 20 тыс. в секунду мы слышим.
20 тыс. колебаний в секунду— это самый высокий звук самого маленького деревянного инструмента в оркестре — флейты-пикколо, а 24 колебаниям соответствует звук самой низкой струны самого большого смычкового инструмента — контрабаса.
О том, что звук «влетает» в одно ухо, а «вылетает» из другого, конечно, не может быть и речи. Оба уха выполняют одну и ту же работу, но друг с другом не сообщаются. Раньше к поговорке «в одно ухо влетает, из другого вылетает» относились вполне серьезно. Существовала даже теория, по которой уши связаны общей камерой внутри головы, где звук каким-то образом сохраняется. Первой подлинно научной теорией слуха была теория замечательного немецкого естествоиспытателя, физика и физиолога Германа Гельмгольца. Ее называют резонансной теорией.
Итак, звук, например звон часов, «влетел» в ухо. Ему предстоит мгновенное, но сложное путешествие. Ухо, которое мы видим, это лишь вход в настоящее ухо, то, которое является нашим органом слуха. До него нелегко добраться. Давайте вместе со звоном часов совершим путешествие к рецепторам слуха, т. е. к тем клеткам, в которых звуковые волны перерабатываются в нервные импульсы.
Звон (звуковые волны, распространяющиеся через воздух) «влетает» в ушную раковину. Надо сказать, что ушные раковины у человека остались разве что для красоты. В слухе они играют очень малую роль. А большинству животных они очень нужны. Уши, т. е. ушные раковины, у них большие (вспомните зайца или слона), и ими можно двигать. Это помогает животному улавливать направление, откуда раздается даже самый тихий шорох. Итак, звон, «влетев» в ухо, проскочил в слуховой ход, длиной около 2,7 см, и ударился в барабанную перепонку1. Перепонка на конце слухового хода натянута сравнительно туго и закрывает проход наглухо. Слуховой проход можно сравнить с органной трубой, закрытой с одного конца. По краям мембраны находятся железы, выделяющие ушную серу. Она создает защитное покрытие, но если серы выделяется очень много, то может наступить временная потеря слуха.
Звон, ударяя в барабанную перепонку, заставляет ее колебаться, вибрировать. Чем
сильнее звук, тем сильнее колеблется перепонка. Но если звук совсем слабый, еле-еле слышимый, то колебания эти удивительно малы. Ученые подсчитали: смещение мембраны может тогда быть равным 0,1 ангстрема!— это расстояние меньше радиуса атома.
Человеческое ухо—уникальный по чувствительности слуховой прибор. Порог слышимости натренированного уха лежит почти на границе флуктуации давления воздуха, т. е. тех колебаний атмосферного давления, которые возникают при абсолютной тишине и вызываются только беспорядочным тепловым движением молекул воздуха. Чтобы представить себе, как мало это давление воздуха, достаточно сказать, что при подъеме на высоту 8 мм (!) от поверхности земли давление изменяется примерно на такую же величину.
Но есть верхний предел, выше которого громкость звука не должна усиливаться, иначе появляется ощущение давления и возникает сильная боль в ушах. Такое звуковое давление мы уже можем почувствовать даже кончиками пальцев.
Но вернемся к звонку, который ударился в барабанную перепонку и заставил ее колебаться. Перепонка эта закрывает вход в среднее ухо — небольшую полость, наполненную воздухом и спрятанную в толще височной кости.
В среднем ухе находятся три малюсенькие косточки — молоточек, наковальня и стремечко. Костяной молоточек, прижимаясь к барабанной перепонке, передает ее колебания сначала на наковальню (правда, молоточек и наковальня хотя и соединены между собой суставом, но связаны так тесно, что колеблются фактически вместе), а затем усиленные колебания передаются на костяное стремечко. Стремечко тогда давит на перепонку овального окна. Барабанной перепонкой загорожен вход в среднее ухо, а выход из него затянут наглухо перепонками двух «окон».
Одно «окно» называется овальным — в него «стучится» стремечко, другое — круглым. При вибрации барабанной перепонки одновременно со слуховыми косточками — молоточком, наковальней и стремечком — приводится в колебательное движение и воздух в полости среднего уха. Эти движения непосредственно передаются перепонке круглого «окна», и та тоже начинает колебаться.
Что же происходит за этими двумя «окнами», куда ведут два «туннеля», закрытые перепонками «окон»?
1 Барабанная перепонка имеет овальную форму, ее площадь 66 м2, а толщина всего 0,1 мм.
133