Александр Никольский - Занимательная физиология
Для различения высоты тона служит улитка; это музыкальная часть слухового аппарата. Устройство ее основано на следующей особенности звука. Если в комнате поставить два рояля и на одном из них взять какой-нибудь звук, например ре третьей октавы, то на другом инструменте, до которого мы не дотрагивались, начинает дрожать и даже издавать звук струна, дающая звук той же самой высоты, т. е. ре третьей октавы. Канал костной улитки внутри разгорожен двумя перегородками на три канала. Из этих перегородок одна, называемая «основной перепонкой», состоит из волокон, натянутых наподобие струн поперек улитки. Так как улитка от своего основания к концу постепенно становится все тоньше и тоньше, то и волокна эти постепенно становятся короче. Получается система струн вроде струн рояля или арфы. К каждому волоконцу подходит особая веточка слухового нерва, которая и передает раздражение в головной мозг, а там это раздражение ощущается в форме звука определенной высоты. Если, например, мы возьмем на фортепиано звук ре третьей октавы, то в основной перепонке улитки начинает дрожать только одно определенное волоконце, соответствующее звуку именно этой высоты.
Рис. 42. Слуховой аппарат человека: О — ушная раковина; Ag — наружный слуховой проход; Тr — барабанная перепонка; Н — молоточек; А — наковальня; St — стремя; Р — барабанная полость; Е — отверстие евстахиевой трубы; Нс — полукружный канал лабиринта; N — слуховой нерв.
Самый низкий звук, различаемый ухом большинства людей, получается при колебании звучащего тела 40 раз в секунду, а самый высокий звук, доступный уху большинства людей, получается при 16000 колебаний в секунду. Некоторые, однако, слышат звуки числом колебаний около 20000, даже высокие звуки до 40 000 колебаний в секунду. Если тело колеблется слишком медленно, оно производит ощущение шума или низкого жужжания. Колебания более быстрые, нежели 40000 раз в секунду, человек вовсе не слышит, но их слышит, например, собака.
В наших музыкальных инструментах можно получить разные звуки обыкновенно только в пределах 7–8 октав; каждая октава состоит из семи тонов; но наше ухо может различать не только полутона, но даже 1 ⁄ 128 долю тона, т. е. в пределах 8 октав около 7000 звуков разной высоты. Отсюда можно сделать вывод, что и в основной перепонке улитки должно быть не менее 7000 отдельных волоконец. На самом деле их даже больше, чем это нужно для различения 7000 звуков. Обыкновенно их насчитывают до 25000, но бывает даже до 60000. Отсюда видно, что наше ухо не использовало еще возможности восприятия всего разнообразия звуков. Поэтому тонкость слуха увеличивается вследствие упражнения.
ГЛАВА 2
Как мы различаем тембр звука
На двух разных музыкальных инструментах, например на флейте и скрипке, можно получить звук одной и той же высоты, но наше ухо легко различает звук флейты от звука скрипки, потому что каждый из этих инструментов имеет свой оттенок, или так называемый тембр. Оттенок этот получается вследствие того, что к основному звуку инструмента присоединяются звуки, издаваемые различными частями инструмента. Когда струна скрипки, издавая звук, дрожит, то начинают дрожать и стенки скрипки, сами издавая звук. Эти прибавочные звуки и придают основному тот или другой оттенок, или тембр. Они бывают значительно слабее основного, но выше его, почему и называются обертонами. Поэтому каждый звук, производимый музыкальным инструментом, только кажется нам простым, на самом деле он представляет смесь звуков разных тонов, можно сказать, целый концерт. Так как в улитке находится не менее 25000 волоконец, настроенных на разные тона, то неудивительно, что на все эти добавочные звуки, или обертоны, найдется определенное волоконце в улитке, которое станет дрожать, породит в головном мозгу свой звук, а этот добавочный звук присоединится к основному и придаст ему особый тембр.
ГЛАВА 3
Могут ли заболеть уши от звуков?
Когда мать унимает своих детей и говорит при этом, что у нее от их крика болят уши, мы считаем эти слова преувеличением, как преувеличением мы считаем уверение, что от хлопот «лопнет голова». Голова не может лопнуть от хлопот, но уши могут заболеть, и даже серьезно, если им приходится долгое время слышать раздирающие звуки. В этом убедились на опытах с морскими свинками. Перед свинками производили свист свистушками разных тонов, потом убивали их, вскрывали ухо и под микроскопом находили в нем следующие повреждения. Как уже было сказано, канал улитки разгорожен двумя перепонками на три канала. Одна из перепонок, так называемая основная, состоит из волокон, соответствующих струнам музыкального инструмента. Они отходят от валика, к которому подходят нервные окончания, воспринимающие звук. Валик носит название Кортиева органа.
Этот Кортиев орган оказался разрушенным, и не по всей длине, а в определенном участке, как полагают, именно там, где отходят волокна, соответствующие тону звука свистка. Некоторые клетки Кортнева органа доходили почти до полного разрушения, вместе с тем наблюдалось и перерождение клеток и волокон того нерва, который подходит к улитке.
Рис. 43. Схема устройства лабиринта: Y — улитка; К — полукружные каналы.
Рис. 44. Поперечный разрез улитки: Р — Рейснерова перепонка, ОП — основная перепонка; К — Кортиев орган. Рис. 45, Продольный разрез конца улитки, видны волокна основной перепонки.
ГЛАВА 4
Отчего, прислушиваясь, мы глотаем слюну?
В конце наружного слухового прохода находится так называемая барабанная перепонка, которая вследствие звука дрожит, как мембрана телефонов. Это дрожание через посредство трех косточек («молоточка», «наковальни» и «стремени») передается в лабиринт. В жидкости лабиринта возникает ряд волн, которые посредством особых камешков раздражают слуховой нерв. Названные три косточки, находящиеся по ту сторону барабанной перепонки, помещаются в довольно большой полости, так называемой «барабанной», или среднего уха. Полость эта, наполненная воздухом, соединяется с полостью рта широким каналом, получившим название евстахиевой трубы.
Рис. 46. Барабанная перепонка. Три слуховые косточки (К, S, М) левого уха. Вид изнутри, со стороны барабанной полости.
Чтобы барабанная перепонка колебалась наилучшим образом, необходимо равенство давления воздуха по обе ее стороны. Если в барабанной полости давление воздуха окажется большим, нежели в атмосфере, перепонка колеблется недостаточно сильно. Для уравновешивания давления и служит евстахиева труба, которая соединяет барабанную полость с полостью рта и с наружной средой. Но труба эта по большей части бывает закрыта и открывается только в определенных случаях, между прочим, при глотании. Поэтому-то человек, когда к чему-нибудь внимательно прислушивается, то глотает слюну и тем поддерживает равенство давлений наружного воздуха и воздуха, находящегося в барабанной полости.
ГЛАВА 5
Зачем при сильном звуке открывают рот?
Звук распространяется в воздухе в виде волны, которая при сильном звуке может производить большую механическую работу. От звука пушечных выстрелов, как известно, разлетаются вдребезги стекла. Этот звук может даже прорвать барабанную перепонку уха, почему артиллеристы при стрельбе из пушек затыкают ухо ватой, а звонари, когда звонят в большой колокол, открывают рот. Когда раскрыт рот, звуковая волна чрез евстахиеву трубу ударяет также и на внутреннюю поверхность барабанной перепонки, и эти удары до некоторой степени уравновешивают давление на наружную поверхность.
ГЛАВА 6
Направление звука
Кошка, если ее позвать, поворачивает ухо в ту сторону, откуда исходит приглашающий ее звук. Очевидно, внешнее ухо, или ушная раковина, служит для того, чтобы ловить звуковую волну. Поворачивая ухо в ту или другую сторону, кошка легко определяет направление, откуда исходит звук, потому что в этом направлении звук слышен ей наиболее ясно. У человека ушная раковина утратила свою подвижность (только у немногих она слегка может двигаться), но значение ее как органа определения направления звука вполне сохранилось. Если обе ушные раковины залепить воском или замазкой, оставив, однако, отверстие уха, то тонкость слуха нисколько не нарушается, но ухо теряет способность определять направление, откуда исходит звук. Ослабевает эта способность и в том случае, если у человека одно ухо ничего не слышит; ясно, что для нормального состояния этой способности необходимо, чтобы работали оба уха. Если звук летит на человека прямо спереди, он производит одинаковое впечатление на оба уха. То же бывает, если он летит прямо сзади, но в этом случае звуковая волна попадает в отверстие уха иным путем, нежели в первом, потому что ударяет в заднюю стенку ушной раковины, и звук получает несколько иной оттенок, который хорошо различается ухом. Если звук подходит к голове человека сбоку, он производит более сильное впечатление на то ухо, которое направлено в его сторону. По разнице этих впечатлений человек и судит о направлении, откуда исходит звук. Но вообще способность эта у человека развита очень слабо, чем и объясняется успех представления чревовещателей.
