class="p1">Если источник звука расположен прямо перед нами, то звук, достигая правого и левого уха, проходит одинаковый путь и поэтому достигает двух ушей одновременно. Если же источник звука расположен сбоку, например справа, то правого уха он достигнет чуть-чуть раньше, чем левого. Разница во времени невелика, но она есть, и можно подсчитать, какова она. Расстояние между отверстиями правого и левого слуховых проходов у человека немного меньше 20 сантиметров, а скорость распространения звука в воздухе примерно 330 метров в секунду. Поэтому звук от источника, расположенного сбоку, достигнет ближайшего уха примерно на 5 десятитысячных долей секунды (0,5 миллисекунды) раньше, чем противоположного. Эта разница улавливается мозгом, и она-то и создает у нас ощущение, что источник звука расположен не прямо перед нами, а сбоку.
Полмиллисекунды — это много или мало для нашего мозга? Вообще-то, довольно мало: в основном наш мозг оперирует более продолжительными интервалами времени. Да и такая разница возникает лишь тогда, когда источник звука занимает крайнее боковое положение. А ведь мы способны определить направление на источник звука даже в том случае, если он смещен в сторону не очень сильно. При этом разница между приходом звука к правому и левому уху совсем мала — порядка одной десятитысячной доли секунды (0,1 миллисекунды). Доли миллисекунды — это предел задержек, которые может уловить мозг животного или человека. Быстрее нервные клетки просто не работают.
Но кроме задержки звука, есть еще одна «подсказка», которая помогает определить направление на источник звука. Посмотрите еще раз рисунок. Когда источник звука находится прямо спереди, то звук достигает обоих ушей одновременно, не встречая никаких препятствий. Поэтому оба уха слышат его одинаково громко или одинаково тихо. А вот если источник звука находится сбоку, то к одному уху он по-прежнему приходит прямо, но чтобы достигнуть другого уха, звук должен обогнуть голову, которая создает своего рода «звуковую тень». Создается эта тень потому, что воздух и ткани живого тела имеют очень разные акустические свойства; об этом уже шла речь выше (посмотрите главу «Где у дельфина уши?»), так что голова человека или животного малопрозрачна для звука. Из-за этого звук в «затененном» ухе будет тише, чем в «незатененном». Эта разница в громкости для правого и левого уха не очень велика, но заметна, и она также создает ощущение, что звук приходит сбоку — с той стороны, с которой он слышится громче.
Кроме того, многие животные помогают себе определять направление на источник звука, поворачивая подвижные рупоры ушных раковин: в каком направлении ушной раковины звук слышен громче, там и расположен его источник. Но этот дополнительный механизм не обязателен: человек, к примеру, обходится без него.
Все сказанное выше касается только звуков, распространяющихся в воздухе. В воде это происходит по-другому. Во-первых, скорость звука в воде почти в 5 раз выше, чем в воздухе, — около 1,5 километра в секунду. Значит, во столько же раз короче задержки звука. То есть при крайнем боковом положении источника звука задержка едва-едва достигнет 0,1 миллисекунды, а при меньшем смещении источника звука — и того меньше. Анализировать такие короткие задержки мозг просто не в состоянии, не успевает, и ощущение направления на источник звука исчезает.
С «затенением» звука головой в воде тоже проблема. Это от воздуха ткани тела значительно отличаются по своим акустическим свойствам, а от воды они отличаются очень мало — об этом тоже подробно говорилось в главе «Где у дельфина уши?». Многие ткани довольно-таки прозрачны для звука, приходящего из воды, а значит, и сильного «затенения» создавать не могут. Так что и с этой «подсказкой» в воде могут быть большие проблемы.
И вот результат: если, нырнув, мы попытаемся определить под водой направление на источник звука, то у нас ровно ничего не получится. Звук может быть прекрасно слышен, можно догадываться, что его источник где-то совсем близко, но где именно — справа, слева, спереди, сзади — понять совершенно невозможно, сколько ни верти головой. Кажется, что звук приходит сразу отовсюду и в то же время ниоткуда конкретно.
А как же дельфины? Они тоже не могут определять направление на источник звука? Оказывается, прекрасно могут. Это совершенно точно доказано и наблюдениями за их поведением, и специальными экспериментами. Если, например, научить дельфина подплывать к источнику звука, то, услышав сигнал, животное сразу же берет правильный курс в нужном направлении, причем определяет это направление с большой точностью. Почему же мы не можем узнавать в воде направление на источник звука, а дельфин может? Ушных раковин у него нет, да они были бы для него и бесполезны из-за звукопрозрачности живых тканей в воде. Может быть, его нервные клетки работают в несколько раз быстрее, чем у других животных? Ничего подобного, нервные клетки у всех теплокровных животных работают примерно одинаково (у холоднокровных они работают еще медленнее). Может быть, ткани головы у дельфина обладают такими свойствами, что даже в воде они могут достаточно эффективно затенять ухо, противоположное положению источника звука? Не исключено. Но как это проверить?
Вопрос этот долгое время был источником головной боли для специалистов, но в конце концов удалось распутать и этот клубок. Сделано было это совместными усилиями нескольких групп ученых из России и США. Для начала нужно было как-то проверить, может ли все же голова дельфина создавать заметное затенение одного уха по отношению к другому. Это удалось сделать российским ученым — Владимиру Попову и автору этих строк. Здесь опять была применена регистрация электрических ответов мозга и слуховых нервов на звуки, но весь смысл работы был в том, чтобы раздельно регистрировать ответы правого и левого уха на один и тот же звук. Благодаря этому можно было наблюдать, одинаковы ли ответы обоих ушей на звук или одно из них слышит этот звук громче, чем другое.
И обнаружилось, что разница в громкости между двумя ушами существует, да еще какая! Достаточно сдвинуть источник звука всего лишь на 10–15 градусов в сторону от средней линии (это соответствует сдвигу примерно на 6–8 сантиметров на расстоянии одного метра), и мощность звука на противоположном (к направлению смещения) ухе падает приблизительно в 100 раз! Это примерно 25–50 % на каждый градус отклонения источника звука. Оказывается, свойства тканей в голове дельфина таковы, что обеспечивают сильнейшее ослабление звука, как только его источник уходит в «тень» от длинного дельфиньего клюва-рострума. Правда, дальнейший сдвиг в сторону источника звука уже не увеличивает разницу в громкости между двумя ушами — дальше уж некуда.
Но чтобы понять, насколько хорошо дельфин умеет
