География и другие науки о земле

Что такое «голос моря» и почему инфразвук называют невидимый убийца

«Голосом моря» называют инфразвуковые волны, возникающие над поверхностью моря при сильном ветре в результате вихреобразования за гребнями волн. Вследствие того что для инфразвука характерно малое поглощение, он может распространяться на большие расстояния. А поскольку скорость его распространения значительно превышает скорость перемещения области шторма, то «голос моря» может служить для заблаговременного предсказания шторма.

Голос моря

А.Плахотник, океанолог, кандидат географических наук
Отрывок из статьи "Страх на гребне волны"о гигантских "волнах-убийцах", разбивающих на части корабли
Журнал "Вокруг света", № 8 за 1985 год


Голос мораВ старых морских рассказах часто упоминается о том, что в открытом океане встречались суда, на которых либо вся команда и пассажиры оказывались мертвыми, каждый на том месте, где он находился, либо вовсе без единого человека — с явными признаками стремительного бегства с них людей (поспешного спуска шлюпок на воду, быстрой, а то даже незаконченной погрузки на них всего необходимого). Без сомнения, команда и пассажиры этих судов пытались спастись от внезапно надвинувшейся на них смерти...

В 1948 году капитан голландского корабля «Уранг Медан» передал по радио сигнал бедствия, известив, что все офицеры корабля уже погибли, а он сам умирает. Когда на место трагедии подоспели спасатели, им уже нечего было делать — на корабле не было никого в живых. В разных местах лежали мертвые матросы и офицеры с выражением ужаса на лице. Нападение грабителей исключалось, ведь на телах погибших не было обнаружено никаких следов увечий, а все ценности оказались на месте.

В 1960 году в Атлантическом океане были найдены две совершенно безлюдные яхты с запасом воды, продовольствия и спасательных средств. Что заставило людей столь поспешно покинуть их? И не к этой ли категории морских трагедий следует отнести бесследное исчезновение в океане ряда судов: в 1970 году английского "Милтона", в 1973 году норвежской "Анны" и других ?..

Сколько-нибудь правдоподобное объяснение всех этих случаев, долгое время остававшихся загадкой, начинает выясняться лишь теперь, хотя подходы к объяснению этого явления уже были.

Еще в 1934 году в Карском море на гидрографическом корабле "Таймыр" наблюдатель В. А. Березкин, наполнив водородом оболочку шара-зонда, перед тем как выпустить его в воздух, случайно приблизил его к уху и почувствовал резкую боль в барабанной перепонке. Убрал — боль прошла, снова к уху — боль возобновилась. Дотошный наблюдатель обратился к плававшему вместе с ним на том же корабле известному физику (впоследствии академику) В. В. Шулейкину с просьбой объяснить, в чем дело, однако и Василий Владимирович не знал. Но загадочное явление его заинтересовало. Через три года ученый опубликовал статью под интригующим названием: "Голос моря". Шулейкин доказал, что когда ветер проносится над гребнями волн штормового моря, в воздухе возбуждаются не слышимые нашим ухом низкочастотные инфразвуковые колебания, которые распространяются очень далеко от места своего зарождения. Так было и в случае на "Таймыре", когда в полный штиль до корабля дошли инфразвуковые волны отдаленного шторма. Березкиным они были замечены лишь благодаря наполненной водородом оболочке, которая стала резонатором этих инфразвуковых колебаний, болезненных для человеческого уха. Как впоследствии ученым удалось доказать — инфразвуку присуща биологическая активность, в основе которой лежит совпадение его частот с альфа-ритмами головного мозга.

Ударьте пальцев о самую левую клавишу рояля. Вы услышите оченьь низкий звук, частота его 27 герц, то есть 27 колебаний в секунду. Но если звук имеет частоту 15—20 герц, то человек его не услышит, хотя при наличии резонатора, как это было в случае с водородной оболочкой на борту «Таймыра», он способен оказывать на ухо болезненное воздействие. При частоте ниже 15 герц это воздействие усиливается: страдает не только барабанная перепонка, но и возникает расстройство мозговых центров, например, зрения, а при частоте ниже 7 герц, при определенных условиях, люди умирают.

Каковы же эти условия? Они еще недостаточно изучены, но полагают, что одно из них— совпадение резонансной частоты колебаний корпуса судна и его рангоута с частотой воздействующих на судно инфразвуковых волн атмосферы. В этом случае само судно становится как бы вторичным источником инфразвука, намного усиленного. От него людей охватывает страх, переходящий в ужас. В таком состоянии люди спешно спускают на воду шлюпки и покидают корабль, либо просто бросаются за борт, иные находят свою смерть на палубе корабля.

Так инфразвуковые волны тоже становятся волнами, несущими смерть.

Ещё факты про голос моря и инфразвук

Поводом к открытию послужили странные явления, которым никто вначале не мог дать вразумительного объяснения. Аэрологи, производившие запуск шаров-пилотов с кораблей или на станциях, расположенных на морском побережье, давно обратили внимание на то, что при приближении к шару, наполненному водородом, в ушах ощущается тупое давящее действие или даже боль. Максимума это ощущение достигает в случае, когда оболочка располагается в 1 см от уха, и пропадает при удалении от шара на расстояние, превышающее 10 см. Оно пропадало также если между ухом и шаром поместить небольшую дощечку толщиной примерно 1 см, даже если в ней могло быть отверстие в 1 мм диаметром. При замене водорода на воздух эффект не проявлялся.

То, что дощечка с отверстием экранизирует давление, свидетельствует о том, что ухо реагирует на колебания воздуха, а не на давление, иначе это давление было бы передано через отверстие.

Дальнейшее исследование, проведенное известным физиком-океанологом В. В. Шулейкиным, показало, что здесь имеет место фокусировка инфразвуковых колебаний; роль линзы играет сфера, наполненная водородом. Именно они вызывают такое ощущение (ультразвук вызвал бы тепловое ощущение).

Когда были записаны колебания оболочки и проанализированы, о оказалось, что в спектре доминируют колебания с частотами 8-10 Гц.

Если выставить на ветер арфу, то можно услышать мелодичные звуки - "эоловы тона". При этом частота звука пропорциональна скорости набегающего потока и обратно пропорциональна диаметру струны.

Струхаль, проводивший исследование этого явления, установил, что при обтекании воздушным потоком струны или любого препятствия поток дробится на отдельные порции, которые создают вокруг тела колебания, которые нами воспринимаются как звук. Звук резко усиливается, если наступает резонанс, то интенсивность звука резко увеличивается. Поэтому в случае "эоловой арфы" преобладающим будет один какой-либо струны. Так звучат натянутые снасти корабля во время сильного ветра, возникает шелест леса.

Вначале была разработана теоретическая схема, в которой колебания ввоздухе возникали над гребнями и впадинами ветровых волн. Но впоследствии была с успехом испытана схема, предложенная Н. Н. Андреевым - специалистом по акустике движущихся сред, согласно которой этот "голос моря" возникает над волнами вследствие вихрей, которые появляются при обтекании волн ветровым потоком. В частности, исследователем была получена зависимость:
ND/V=f(VD/n)

где V - скорость цилиндра относительно потока; D - диаметр цилиндра; N - генерируемая частота; n - коэффициент кинематической молекулярной вязкости. Расчеты показывают, что даже при больших вариациях скорости ветра это соотношение, именуемое числом Струхаля, остается равным примерно 0,2. Так, если имеет место обтекание ветровым потоком телеграфных проводов, то при диаметре провода в 4 мм (10-3м) и скоростях ветра в пределах 1-10 м/с возникающие частоты будут в диапазоне 4*102-4*103Гц. Именно в этом диапазоне гудят провода. В случае шторма на море протяженные морские волны в первом приближении можно рассматривать бесконечными цилиндрами, то можно прийти к выводу, что в этом случае над морем (а также в воде) будут возникать колебания с частотой 6-13 Гц.

Эти звуки, слабо поглощаясь распространяются в море и над ним на огромные расстояния, могут быть прогностическим фактором. Их появление является сигналом для морских и наземных животных и птиц для того, чтобы принимать соответствующие меры. Многие ракообразные, медузы, в частности гигантские цианеи, колокол которых порой достигает в размере чуть ли не 2,5 м, воспринимают эти колебания и спешат укрыться или удалиться от берега, где волны штормового прибоя безжалостно разобьют их о скалы.

Небезразличен к этим колебаниям и человек. Случайно или нет, но эти частоты совпадают с (-ритмами головного мозга, с ритмикой основных физиологических процессов, и, как показал французский ученый Гавро, могут быть для человека смертельными или вызвать серьезные нервно-психические и соматические расстройства, вплоть до паралича сердечной мышцы, хотя до сей поры пока так и неясно, каким же образом человек воспринимает эти колебания - ведь ухо человека ощутить их неспособно. При небольших амплитудах они вызывают беспричинное чувство беспокойства, страха или дискомфорта. Широко известен случай, когда один из директоров лондонского театра попросил известного американского физика Р.Вуда создать на сцене обстановку ужаса и тайны, предчувствия близкого несчастья. Физик рассчитал параметры органной трубы-генератора инфразвука. Труба была построена. Когда ее действие испытали, то ужас охватил не только тех, кто был в зале и на сцене, но, практически, весь квартал. Обеспокоено озирались прохожие, в страшной тревоге взлетели птицы, залаяли собаки. В зале, а также в соседних домах завибрировали стекла. Режиссер в панике приказал забросить "проклятую" трубу, куда подальше.

В свое время известность получил случай, когда в одном из южноамериканских институтов группа добровольцев согласилась испытать на себе действия инфразвука указанного диапазона небольшой мощности, которая, как полагали экспериментаторы, безвредна для человека. Однако, эксперимент пришлось срочно прекратить, так как двое внезапно умерли, а остальные получили серьезные расстройства.

Профессор Гавро из специальной лаборатории близ Марселя занялся исследованием инфразвука тоже из-за непонятной ситуации. Неподалеку от домов лаборатории был построен завод, и в лаборатории никому не стало житья. У сотрудников снижалось внимание, стремительно нарастала усталость, переходившая в недомогание.

Оказалось, что виновной была вентиляционная система завода, которая при работе генерировала инфразвук на частоте 7 Гц. И окажись эта система мощнее, то не домагание наваливалось бы на человека не через 2 часа, а через 5 минут!

Для исследования этого явления были построены трубы большой длины до 24 метров, генератором колебаний в которых были мембрана или поршень, которые колебались с заданной частотой.

Инфразвук с частотой 3 Гц непосредственно ухом не воспринимался, но он воспринимался как медленная модуляция всех остальных звуков, таких как человеческая речь, шум воды и пр. Все звуки как бы становились волнистыми вследствие того, что чувствительность уха зависела от давления, которое оказывалось внешней средой.

В лаборатории был создан специальный свисток - генератор инфразвука, диаметр которого составлял 1,5 метра. Акустическая мощность обычного полицейского свистка составляет примерно 1 Вт, но уже звук этого свистка с трудом выдерживается в закрытом помещении. Исполинский же свисток, зазвучавший  на всю мощь, полностью разрушил бы само здание, в котором он находился, а для людей этот звук был бы полностью убийственным. Уже при мощности в 100 Вт по стенам здания пошли трещины, а ведь полная мощность свистка 2 кВт!

Инфразвук действует на внутренние органы уже тем, что заставляет их колебаться тем сильнее, чем выше мощность излучателя инфразвука; тем самым вызывается трение между органами - сердцем и лёгкими, желудком. Даже при кратковременном воздействии небольшой мощности раздражение таково, что на протяжение нескольких последующих часов любой другой низкий звук вызывал в органах чувство, что они вибрируют.

Если возникает резонанс между частотой инфразвука и частотой, например, кровообращения, то амплитуда сердечных сокращений увеличивается настолько, что происходит разрыв артерий. Если колебания в противофазе, то кровообращение тормозится и сердце останавливается.

Слабый инфразвук действуют на внутреннее ухо и вызывают ощущение морской болезни. При среднем уровне возникают расстройства пищеварения и мозга. Это оборачивается обморочными состояниями, параличами, тошнотой, рвотой, усталостью.

Если звук обычного полицейского свистка с частотой 2900 Гц распространяется на расстояние на 500 м, звук частотой 290 Гц - на расстояние 5 км. Инфразвук с частотой в десять раз меньшей распространяется на 50 км! При этом он не поглощается и не ослабляется препятствиями, так как стены начинают вибрировать в его ритме, становясь сами вторичными генераторами этого звука, поэтому для инфразвука практически не существует преград.

На Трерьем международном акустическом конгрессе известный наш физик Л.М.Бреховских говорил о том, что звуки атомных взрывов были записаны на расстоянии нескольких тысяч километров. Это явление было использовано для акустического зондирования стратосферы. Для этого привлекались обычные взрывы. Оказалось, что на некотором расстоянии от фокуса взрыва обычные звуки не ощущаются, обнаруживаются инфразвук, отражённые от нижних слоёв атмосферы вследствие температурных аномалий. Ведь на высотах 30-35 км слои воздуха имеют более высокую температуру.

Корабль в море может оказаться резонатором инфразвуковых колебаний, которые при этом могут быть усилиться настолько, что судно может получить те или иные повреждения. Кроме того, как уже говорилось, если в океане или над водной поверхностью возникает акустический волновод, то дальность распространения инфразвука может возрасти на порядки. А на оси канала могут появиться ограниченные области фокусировки звуковой энергии, значение которой может далеко превзойти допустимые для человека значения. Можно представить, что будет с кораблем и с экипажем в подобной ситуации...

Инфразвуковые колебания не являются прерогативой моря и его побережий, они могут возникнуть на производстве, могут сфокусироваться в самом неожиданном месте далеко за пределами места их рождения. Не в этом ли причина возникновения "проклятых", "гиблых" мест, где люди чувствуют себя неуютно? Длительное пребывание в этом месте (а ухо эти колебания не улавливает) может вызвать ту или иную форму патологии.

Не исключено, что именно инфразвук, вызываемый ветром вызывает чувство подавленности и усталости.

Профессор Гавро установил, что при мистрале возникают интенсивные инфразвук частотой 0,6Гц; при этом резонируют здания, отстоящие друг от друга на расстоянии нескольких десятков метров.

Из описанного инфразвукового свистка звук распространяется по всем направлениям, но если такие свистки поставить в ряд, то инфразвук станет распространяться перпендикулярно строю свистков.

Для того, чтобы самому оператору защититься от такого мощного инфразвука, то свисток, особенно если он один, необходимо снабдить двумя выходными трубами различной длины, зависящей от частоты генерируемого звука. Направленные вперед трубки генерируют чатоты, совпадающие по фазе, что существенно усиливает генерируемый звук. Трубки же, направленные назад генерируют звук, противоположный по фазе тому, что направлен вперёд. Поэтому оператор находится в зоне полного молчания.

Особо следует отметить, что инфразвук оказывались совершенно безвредными, если они сопровождались музыкой или шумом. Достаточно было включить в лаборатории радио, чтобы люди начинали чувствовать себя нормально.

Резонансные частоты внутренних органов человека
Частота (Гц) Орган
0,05 — 0,06, 0,1 — 0,3, 80, 300 Кровеносная система
0.5–13 Вестибулярный аппарат
2–3 Желудок
2–4 Кишечник
2–5 Руки
0,02 — 0,2, 1 — 1,6, 20 Сердце
4–8 Брюшная полость
6 Позвоночник
6–8 Почки
20–30 Голова
19, 40–100 Глаза

При совпадении частот внутренних органов и инфразвука, соответствующие органы начинают вибрировать, что может сопровождаться сильнейшими болевыми ощущениями. Инфразвук может «сдвигать» частоты настройки внутренних органов.

Наборы биологически активных частот не совпадают у различных животных. Например, резонансные частоты сердца для человека дают 20 Гц, для лошади — 10 Гц, а для кролика и крыс — 45 Гц.