Как аукнется, так и откликнется

     Мы живем в мире самых разных шумов и шорохов. Абсолютной тишины в природе не бывает. Если звуковые волны, вызванные нашим собственным голосом или любым другим источником звука, встречают препятствие - например, стену, отвесную скалу или лес, - то они отражаются и могут снова достигнуть уха слушателя. Такой повторный звук, согласно словарю Брокгауза и Эфрона, и называется эхом.

     История лесной нимфы
     Каждый из нас встречался с ним в лесу или в горах, где отражающими поверхностями являются деревья и скалы. Звук может испытать сразу несколько последовательных отражений. Тогда эхо возникает много раз - например, в виде раскатов грома.

     Поэтичная легенда об эхе была у древних греков. В лесах Эллады, на берегу светлого ручья, жила прекрасная нимфа по имени Эхо. Гера, жена всесильного Зевса, наказала ее за то, что нимфа своей болтовней мешала царице Олимпа. Эхо стала немой, Гера позволила ей лишь повторять последнее слово из услышанного.
     Однажды в густом лесу заблудился прекрасный юноша Нарцисс, сын речного бога Кефиса и нимфы Лаврионы. С восторгом глядела Эхо на стройного красавца, скрытая от него лесной чащей. Может быть, и осталась бы Эхо незамеченной, но хрустнула под ее ногой сухая ветка.
"Эй, кто здесь?" - громко воскликнул Нарцисс. "Здесь!" - ответила Эхо. С изумлением оглянулся юноша по сторонам. "Иди ко мне!" - позвал он, хотя и не знал, кого зовет. "Ко мне!" - радостно отозвалась нимфа, протянув руки к Нарциссу. Эхо вышла из-за дерева, но юноша был вовсе не рад очередной поклоннице своей красоты и прогнал нимфу. Быстро настигла Нарцисса кара разгневанной его жестокостью богини: он влюбился в собственное отражение и погиб от страсти.
     По другим преданиям, нимфа Эхо настолько сильно любила красавца Нарцисса, что скорбела, худела и так исчахла, что от нее остался только голос. Он-то, безутешный, и откликается на зов человека.

    Так что там вы шептали?
    Не удовлетворяясь объяснениями чудесного явления, данными в мифах и легендах, древние пытались разгадать загадку отражения звуков. Первые акустические опыты были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы, издающей звук. Через два столетия Аристотель впервые правильно описал, как распространяется звук в воздухе. Он утверждал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха, и объяснил эхо отражением звука от препятствий.
    Римский поэт, философ, ученый Лукреций Кар в первом веке до нашей эры в трактате "О природе вещей" выразил тогдашние представления об акустике, в том числе и об акустике помещений. Витрувий в "Десяти книгах об архитектуре" обобщил опыт античных архитекторов и сформулировал ряд положений, которые явились гениальным предвидением и даже используются в наше время при строительстве современных театров.
     Знание акустических явлений в помещениях находило подчас самое необычное применение. До наших дней сохранились так называемые "шепчущие галереи" Древнего Рима и Китая. В них благодаря умело расставленным и особым образом ориентированным отражающим поверхностям  тихие звуки распространялись на большие расстояния, и люди, удаленные друг от друга на десятки метров, могли общаться, не напрягая голоса. Особые звуковые каналы позволяли правителям в своих дворцах подслушивать высказывания сановников, полагавших, что их не слышат, и на основании этого оценивать их преданность.

      "Ухо Диониса"
      Пещера с наиболее совершенной акустикой из всех известных в мире расположена близ древнего сицилийского города Сиракузы. Здесь даже шепот может отчетливо передаваться  во все уголки пещеры, а крик усиливается до громкости выстрела из пушки. Пещеру назвали "Ухо Диониса". Там, в одной из галерей древних каменоломен, раньше помещали пленных. Благодаря естественным каналам наверху было слышно все, о чем пленные говорили между собой. Таким образом выведывались их секреты и разоблачались заговоры.
      Прекрасное эхо, чрезвычайно отчетливо и громко повторяющее произносимые слова, "живет" в длинном гроте, находящемся в гатчинском дворцовом саду. Нередки и многократные эхо, вызываемые несколькими последовательными отражениями звуковых волн. Так, в Потсдаме, что близ Берлина, в одной из зал дворца Сан-Суси громкое однократное хлопанье в ладони производит впечатление продолжительной ружейной пальбы. Блокгауз и Эфрон писали об особенно замечательном эхе во дворце Симонетта возле Милана: выстрел, произведенный из окна главного здания, повторяется до 50 раз вследствие отражения звука от различных пристроек и флигелей дворца.

       Глас Божий

      Античные знания об акустике помещений нашли практическое применение и при сооружении культовых зданий раннего и позднего Средневековья. В католических храмах создается впечатление, что музыка льется с небес. Это не случайная находка строителей, а сознательное использование особых архитектурных форм и продуманное расположение духового органа и хора. Так, необычным акустическим свойством обладала одна церковь в Сицилии, где в определенном месте можно было слышать произносимые шепотом в исповедальне слова. Интересны в этом отношении также храм мормонов в американском городе Солт-Лейк-Сити и гроты в монастырском парке Олива около Гданьска.
      Своеобразными звуковыми эффектами отличаются и православные храмы. Зодчие Древней Руси, хотя и не знали законов современной физики, строили храмы, уникальные по своим акустическим свойствам. Голоса священника и певчих отражались от купольной части сооружения вниз к молящимся, и у тех возникало ощущение общения с небом. А в Георгиевском соборе Юрьева монастыря под Новгородом, построенном еще в XII веке, можно слышать слова, произнесенные даже шепотом в любом из углов собора. Такое многократное отражение звука от различных предметов в закрытых помещениях носит название реверберации. Она может быть сильной, и тогда говорят о "гулкости" помещения.
      Некоторые тайны древних зодчих удалось раскрыть. В старых церквах Киева, Владимира и Пскова есть круглые отверстия, расположенные по основанию купола. Это так называемые "голосники" - горлышки глиняных кувшинов разных размеров, вделанные мастерами в толщу каменного купола еще при строительстве. Они значительно усиливают эффект реверберации, являясь своеобразными акустическими резонаторами.
     Недавно бельгийские ученые подтвердили теорию, что древние майя строили пирамиды как гигантские резонаторы, которые производят странное, вызывающее оторопь эхо.  Специалисты установили, например, что звуковые волны, отражающиеся от пирамиды Эль-Кастильо в древнем мексиканском городе Чичен-Ица, воспроизводят звуки, похожие на щебет священной птицы кетцаль и стук дождевых капель. Но объяснить это явление они не смогли. Впрочем, в настоящее время вообще не существует единой теории, объясняющей все звуковые явления.
        Вплоть до середины прошлого тысячелетия зодчие все еще пользовались представлениями об акустике помещений, заимствованными из античного мира. В XV веке Леонардо да Винчи разъяснил, что звуковые волны от разных источников распространяются независимо. В 1660 году в опытах Роберта Бойля было доказано, что воздух является проводником звука, то есть в полной пустоте звук не распространяется...

      Учитесь у дельфинов
      Вскоре стало ясно, то можно пользоваться эхом для определения скорости звука, для чего необходимо измерить расстояние до "звукового зеркала" и соответствующий промежуток времени. Так как скорость распространения звука в одну секунду равна примерно 333м, то понятно, что если отражающая звук стена находится от источника звука именно на таком расстоянии, то отражение последнего, то есть эхо, вернется через 2 секунды.
      Подобный принцип измерения расстояний гораздо раньше ученых использовали на практике дельфины. Водная среда проводит звук лучше, чем воздух: чуть ли не в пять раз быстрее и на значительно большее расстояние. Чтобы заставить предметы звучать, дельфины издают короткий звуковой щелчок, или локационный импульс. Чем дальше предмет, тем больше времени нужно, чтобы звуковой импульс добежал от дельфина до до предмета и обратно в виде эха. Опыты показали, что дельфин способен оценить это время, а следовательно, и безошибочно определить расстояние до предмета. Считается, что дельфины способны обнаружить при помощи эха косяки рыб на расстоянии до нескольких метров.
(по страницам журнала "Лиза")