Звук в морской воде

Воздух прозрачен для света, вода – для звука. В морской воде звук распространяется почти в пять раз быстрее, чем в воздухе. Скорость звуковой волны в воде – около 1500 м/сек или 5400 км/час.

В воздухе источник звука мощностью в 100 квт слышен на расстоянии до 15 км, тогда как в морской воде источник звука в 1 квт слышен на расстоянии 30-40 км. В некоторых случаях, о которых мы расскажем ниже, это расстояние увеличивается до многих тысяч километров.

Море полно разнообразных шумов: прибой и шорох перекатываемой гальки у берегов, плеск волны в открытом море, звуки биологического происхождения. Некоторые из шумов обладают частотой от 16 до 20 тыс. колебаний в секунду (герц) и потому доступны человеческому слуху. Другие имеют значительно большую частоту – это ультразвуки, или совсем небольшую – инфразвуки. Их улавливают только специальные приборы, если не считать слухового аппарата многих коренных обитателей моря, которые с помощью этих звуков обмениваются сигналами. В воздухе морские шумы гасли бы на сравнительно короткой дистанции, в воде они распространяются на дальние расстояния.

Рыбаки, живущие на берегах Желтого, Китайского морей и в морях Малайского архипелага, задолго до европейцев и американцев научились пользоваться этой "звукопроницаемостью" воды. На пирогах, джонках или сампанах, отправляющихся на рыбный промысел, в числе рыбаков часто находится человек, одаренный особенно тонким слухом. Время от времени он погружается в воду так, чтобы ухо его находилось на глубине 30-40 см, и внимательно прислушивается. Вынырнув, он безошибочно указывает направление, в котором находится косяк рыбы. По шуму, который производит скопление рыбы, "слухач" часто определяет не только вид рыбы, но и что она делает – кормится, движется или мечет икру. При распределении улова рыбак-слухач получает двойную долю.

Первое знакомство европейцев и американцев с подводными шумами произошло во время второй мировой войны, когда на судах были установлены гидрофоны, приборы для выслушивания подводных шумов. На военных судах появилась должность гидроакустика. Задача слухача-гидроакустика у гидрофона состояла в том, чтобы по шуму судовых винтов установить приближение неприятельской подводной лодки или другого корабля. Вскоре гидроакустики заметили, что помимо звуков, производимых гребными винтами, двигателями и вибрирующим корпусом судов, до них доносятся разнообразные шумы совершенно иного характера, источники которых они не могли распознать. С течением времени военные моряки с помощью особых фильтров постарались по возможности избавиться от этих "шумов моря", а океанологи, наоборот, стали к ним прислушиваться, их записывать и изучать.

Два уха, отстоящие одно от другого всего на 15 см, без труда позволяют человеку определять направление, откуда доносится звук, с точностью до 4-5?. Еще точнее это можно сделать с помощью нескольких гидрофонов, расстояние между которыми значительно больше, а потому точность определения выше. Система гидрофонов, определяющая направление на источник звука, называется шумопеленгатором (пеленг – направление на предмет). Шумопеленгатор – это уши подводной лодки. Раньше главной целью подводной лодки было видеть (через перископ) и оставаться невидимой. Сейчас ее задача стала сложнее – ей, кроме того, надо слышать и оставаться неслышимой.

Весьма любопытны обстоятельства, при которых впервые столкнулись с подводными биологическими шумами американские и японские военные моряки. Одна из американских подводных лодок однажды шла Макассарским проливом между островами Борнео и Целебес. Вдруг прямо по курсу гидрофоны обнаружили сильнейший шум. Встревоженный командир подводной лодки скомандовал боевую тревогу и немедленно донес: "Слышу подозрительный шум, японцы, вероятно, поставили новый тип акустических мин, вынужден изменить курс". Немного времени спустя точно такая же история и на том же самом месте повторилась с японской подводной лодкой. Как выяснилось позднее, командиры двух враждебных подводных лодок были чрезвычайно напуганы звуками, которые издавало скопление очень шумливых и совершенно безобидных креветок.

Японский биолог Хиама передает, что шум, издаваемый креветками, который привел в смятение командиров подводных лодок, иногда бывает настолько громким, что пугает пешеходов, проходящих в ночное время по песчаным берегам японских островов из одного селения в другое. Иной раз концерт, задаваемый скоплением рыб, креветок и других морских животных, совершенно заглушает шум винтов даже близко идущего судна.

Со времени второй мировой войны во многих странах ведутся разносторонние исследования подводных шумов как в природных условиях, в море, так и в аквариумах. У нас изучением звучания рыб и других морских животных в промысловых целях занимается Всероссийский институт морского рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО).

В сущности, звучание рыб, доносившееся из воды, известно с самых давних времен. Некоторых рыб, издающих звуки, римляне называли "воронами", греки – "ворчунами". В "Одиссее" Гомера говорится о пении сирен, которые своими нежными приятными голосами якобы заманивали проплывающих моряков. В Средиземном море известна рыба сциена, издающая довольно мелодичные звуки. Весьма вероятно, что ее "голос" и был присвоен млекопитающим группы сирен, положившим начало легенде о морских русалках, которые увлекали моряков своим видом и пением в морскую пучину.

После того как ученые специально занялись изучением биологических шумов моря, гидрофоны были усовершенствованы. Стали принимать и записывать порознь звуки с различной частотой колебаний. Из общих неясных и беспорядочных шумов удалось выделять голоса, принадлежащие как отдельным видам рыб и животных, так и хорам, образуемым скоплениями животных одного вида. Итак, оказалось, что подводный мир далеко не безмолвен и поговорку "нем, как рыба" приходится теперь сдать в архив.

Посмотрим теперь, как и чем "поют" и "говорят" обитатели морских глубин. Кормящаяся стая кильки, например, издает шелест, напоминающий шорох листьев во время ветра. Караси, карпы и сазаны, заглатывая пищу, довольно громко причмокивают. Звук, издаваемый сардинами, напоминает шум прибоя. Вьюны, как известно рыболовам, пищат, за что их кое-где называют пищухами.

Одной из наиболее "болтливых" морских рыб оказалась тригла, она непрерывно ворчит и квакает, словно стараясь этими звуками отогнать возможного врага. При подъеме трала с большим количеством триглы, пойманная рыба поднимает совершенно скандальный шум. Если прирученную в аквариуме триглу погладить рукой, она тихонько заклохчет; если ее раздразнить, она вырвется и издаст несколько резких звуков. Большинство рыб издают звуки только в тех случаях, если есть к тому какая-нибудь причина. Ведь и наземные животные рычат, лают или визжат не все время. С приближением корабля рыбы чаще всего затихают. Некоторые рыбы начинают издавать звуки только после захода солнца. Если бросить лакомый кусочек в аквариум со звучащими рыбами, в воде поднимется сильный шум. При появлении врага крики в аквариуме становятся еще более сильными.