Тайна летучей мыши

Долгое время люди никак не могли понять, — почему летучая мышь так хорошо летает в темноте? Думали над этим зоологи, думали и другие ученые.

Одни говорили: «У летучей мыши очень острое зрение. Только поэтому она и ориентируется так хорошо в темноте».

Решили проверить и ослепили ее.

Однако отсутствие зрения нисколько не помешало летучей мыши летать в темноте так же хорошо, как и прежде.

Тогда было высказано новое предположение: «Раз дело не в зрении, то, безусловно, — в обонянии или в осязании». Снова решили проверить: стали летучую мышь по очереди лишать то обоняния, то осязания.

Но она и на сей раз продолжала летать в темноте, как ни в чем не бывало.

Сколько ни бились зоологи и разные другие ученые, а тайну летучей мыши разгадать так и не сумели.

И вот тогда кому-то пришла мысль, что надо было бы попросить заняться этим вопросом физиков.

Отсутствие зрения нисколько не помешало летучей мыши хорошо ориентироваться в темноте.


Удивительную способность ультразвуков ученые решили использовать, чтобы «прозвучить» бетон.


И вот ультразвук отправили на разведку...

Странно, конечно: причем тут летучая мышь и физика? А вышло, что именно физики и разгадали тайну, которую до них никто разгадать не мог.

Они предложили залепить летучей мыши воском уши и тем самым лишить ее слуха. Сможет ли она тогда летать так же хорошо, как раньше?

Оказалось, что это была самая верная мысль. Лишенная слуха, летучая мышь беспомощно натыкалась на попадавшиеся ей на пути предметы и, в конце концов, погибла.

Сделав свое открытие, физики задумались над тем, каким же образом чуткий слух помогает летучей мыши ориентироваться в темноте? Разгадка этого секрета была не менее неожиданной.

Оказалось, что во время полета летучая мышь издает какие-то звуки, которые человеческое ухо не улавливает. Звуки эти отражаются находящимися вблизи предметами и вновь воспринимаются летучей мышью. Получается что-то очень похожее на эхо, которое каждому из нас не раз доводилось слышать. Оно-то и помогает летучей мыши летать в темноте.

Но почему же летучая мышь слышит это своеобразное эхо, а человеческое ухо его не улавливает?

И этому явлению физики дали совершенно точное объяснение.

Дело в том, что ухо человека способно воспринимать звуки с частотой от шестнадцати до двадцати тысяч колебаний в секунду. Колебания более высокой частоты, называемые ультразвуками, наше ухо не улавливает. А именно их-то, как было установлено, летучая мышь и издает во время полета. Не трудно догадаться, почему сразу это не было обнаружено.

Теперь способность летучей мыши совершать свои ночные полеты ни для кого из ученых больше не является тайной. Перестали быть тайной и сами ультразвуки. Физики не только хорошо изучили их чудесные свойства, но с каждым годом всё больше и больше заставляют ультразвук служить человеку.

Вспомните, какую неоценимую пользу оказывает морякам прибор, получивший название «эхолота». Плывет в безбрежных морях корабль, и всё время его команда должна быть начеку: как бы не сесть на мель или не натолкнуться на подводный камень. А как избежать такой опасности?

У паровоза, когда он в темную ночь тянет поезд, мощный прожектор освещает путь далеко вперед. Выглянет машинист в окошко, убедится, что никакой опасности нет, и продолжает спокойно вести доверенный ему состав дальше. Прожектор ночью — это острый глаз паровоза. У автомобиля тоже есть глаза. Это его фары. Есть глаза и у трактора, позволяющие ему работать на поле ночью. Есть они теперь и у многих-многих других современных машин.

А у корабля?

С тех пор, как изобрели эхолот, появились «глаза» и у корабля. Причем особенные глаза, позволяющие прекрасно видеть опасность, которая ему может угрожать под водой.

Для того, чтобы эхолот добросовестно выполнял свои обязанности и всё время сообщал глубину моря, его вовсе нет необходимости устанавливать где-нибудь в подводной части корабля. Эхолот находится там же, где и все остальные приборы, с помощью которых управляется современный корабль, — на капитанском мостике. Отсюда он посылает ультразвуковые сигналы, которые, проникнув через любую толщу воды, отразятся от морского дна и снова возвратятся на корабль. Эхолот точно запишет всё, что сообщат эти сигналы. Моряки же, взглянув на сделанную им запись, всегда безошибочно определят: грозит судну какая-нибудь опасность или нет.

Удивительную способность ультразвуков заменять зрение радиофизики Московского научно-исследовательского института железобетона решили попытаться испробовать для того, чтобы рассмотреть искусственный камень насквозь. С этой целью в новой лаборатории, расположившейся в полуподвале, и были установлены приборы, которых никто прежде здесь не видел.

Справедливость требует сказать, что некоторые из них уже давно применялись в других институтах и лабораториях, и поэтому ничего необыкновенного в них, конечно, не было.

Но здесь, в институте железобетона, приборы эти решили испробовать впервые, поэтому они и вызвали столько удивления.

Одним из таких приборов был ультразвуковой дефектоскоп. Его изобрел еще в 1928 году советский ученый С. Я. Соколов. У него оказался такой чуткий «слух», что прибор мог улавливать звуки с частотой в несколько миллионов колебаний в секунду. И, что было особенно интересно: физики обнаружили удивительную способность этих колебаний смело преодолевать любые твердые тела и, наоборот, немедленно «затухать», как только они натыкались на какую-нибудь пустоту.

Не трудно догадаться, какой находкой прибор этот мог оказаться для тех, кто решил проникнуть внутрь искусственного камня. Выходило, что, направив ультразвук на железобетонную плиту, быстро можно было обнаружить трещины, раковины или пустоты, которые до этого обнаружить нельзя было. Мысль эта оказалась очень заманчивой, и радиофизики не преминули осуществить ее на деле.

Однако одного дефектоскопа было еще совсем недостаточно. Ведь он мог только посылать ультразвук в железобетон. А кто же будет принимать сигналы, которые станут возвращаться из камня?

И каким образом удастся их регистрировать?

Подумали ученые и решили соорудить для этого небольшой экран. Экран разделили на три равные части. Одну из них выкрасили в зеленый цвет, вторую — в желтый, а третью — в красный.

Получилось что-то очень похожее на светофор, какой можно увидеть на улицах наших городов. Только на этот раз сигналами служили не огни, загоравшиеся каждый раз другим цветом, а стрелка, двигавшаяся вдоль разделенного на три части экрана.

Если в железобетонной плите никаких изъянов не обнаружено, сколько бы ни шарил дефектоскоп вдоль ее поверхности, стрелка экрана будет находиться против зеленого поля. Значит, всё обстоит хорошо и никаких оснований для беспокойства не имеется.

Но стоит только ультразвуку «нащупать» какую-нибудь трещинку, а тем более — пустоту, как стрелка дефектоскопа сначала переходит на желтое поле, как бы говоря: «Внимание! Будьте настороже!» А потом решительно останавливается против той части экрана, которая окрашена в красный цвет.

Так радиофизики проникли внутрь искусственного камня и научились обнаруживать в нем опасности, скрытые глубоко от глаз человека.

Однако это был еще не последний перегон на длинном и трудном пути борьбы за прочность. Надо было не останавливаться, а продолжать двигаться дальше.

Конечно, очень важно было заблаговременно обнаружить в камне трещины, раковины или пустоты. Ведь это позволяло заранее предупредить опасность, которая могла бы угрожать сооружению после того, как оно будет построено. Но ведь прочность железобетона зависела не только от того, окажутся в нем раковины и пустоты или нет? И радиофизики так и поступили. Они решили не складывать оружия и продолжали двигаться вперед.

Уже и прежде не раз замечали, что ультразвуку совсем не безразлично, из какого материала сделан предмет, через который  он проходит. Ученые очень заинтересовались этой особенностью своего неслышимого помощника. Его начали пропускать через предметы, сделанные из разных материалов. И в конце концов, достоверно установили: чем крепче материал, тем ультразвук быстрее проникает сквозь его толщу, и наоборот.

Эту удивительную способность ультразвука радиофизики решили испробовать для того, чтобы измерить прочность железобетонных изделий. Рассуждали они так: «Если ультразвук может сообщать о трещинах и раковинах, то ведь с неменьшим успехом он будет сигнализировать и о прочности камня. Стоит для этого только установить прибор, который зарегистрирует скорость, с которой звук будет распространяться».

Прибор был построен, и ультразвук снова отправился на «разведку». Проникнув внутрь камня, он беспрерывно сообщал о скорости своего продвижения. Его сигналы добросовестно регистрировались прибором, и радиофизикам только оставалось превратить множество ничего не говоривших пока еще цифр в строгую систему. Вскоре это и было сделано.

Теперь уже хорошо известно: если ультразвук распространяется со скоростью больше четырех тысяч пятисот метров в секунду, — прочность бетона может быть признана «отличной». От четырех с половиной до четырех тысяч — «хорошей». От четырех до трех тысяч трехсот — «удовлетворительной». А если скорость упадет до трех тысяч трехсот — двух тысяч трехсот метров, — искусственный камень надо считать просто плохим и применять его для строительства лучше не следует.

Так ученые, после долгих поисков и неудач, научились прослушивать искусственный камень вдоль и поперек. Собственно, сами физики назвали это не прослушиванием, а «прозвучиванием» бетона. Стоит ли спорить, — может быть, их определение и в самом деле было более точным. Гораздо важнее совсем другое: они приблизили, наконец, день, когда человек с полным правом гордо мог сказать: «Камень можно рассматривать насквозь!»
Однако, чтобы день этот наступил, предстояло еще сделать немало. Надо было предпринять попытку собственными глазами увидеть, как «работает» бетон и что с ним происходит, когда изменяется температура. Надо было найти способ разглядеть, действительно ли бетон начинили именно такими стальными прутками, какие необходимы в данном случае, или проследить, с какой скоростью в железный камень проникает его злейший враг — соли серной кислоты.

А как всего этого можно было добиться, если пока бетон удалось только «прозвучить»?

И тут наступила очередь атома. Он должен был сделать то, что оказалось не под силу ни лучам Рентгена, ни ультразвукам. С помощью атома бетон было решено «просветить». Точь-в-точь, как давно уже научились просвечивать человеческое тело.