Петр Семилетов

МЫ ПРИШЛИ С МИРОМ

(четвертая редакция)

1

Место, где живут, называется домом. Домом для человека обычно служат квартиры в зданиях. Как правило, человек проводит в квартире не всё время - он работает, учится, где-то гуляет.

Природа - дом для диких животных. Для птиц, зверей и насекомых. Змей и червей. Они находятся на природе постоянно - они постоянно дома.

Немногим людям нравится, когда соседи громко включают музыку. Совсем невообразимое положение, если соседи принесут музыкальный центр к вам домой, включат и начнут веселье. И уж совсем нельзя представить, чтобы у вас дома установили мощную концертную аппаратуру и провели концерт, громкость которого заставит дрожать все окрестности.

Но по отношению к диким животным человек позволяет себе всё это. Без спросу приходит к ним в дом, зовет тысячи гостей, устанавливает аппаратуру и устраивает концерты. Люди называют это по-разному - фестивалями под открытым небом, концертами в живописных местах и так далее. Забывая при этом, что природа - чей-то дом.

Но оказывается, мало просто сказать - вот вы поступаете нехорошо, мешаете зверям и птицам жить. Оказывается, нужны доказательства и научный подход. Выходит, на пути к здравому смыслу требуются ступени.

Прежде чем перейти к этим ступеням, зададимся вопросом - почему существует такое явление, как концерты и/или фестивали на природе? Ответ прост - дешевле и вместительней. Не нужно арендовать помещение или стадион. Выбирай поле, или склон холма на берегу речки, огороди его веревкой, установи сцену с аппаратурой да зазывай гостей.

2

В этой статье не будет рассмотрено загаживание "околоконцертной природы" мусором и автомобилями. Мы рассмотрим только звуковое воздействие. Его можно развести на два вида - воздействие громкостью и воздействие частотами.

3

Что такое звук? Вспомним о физическом явлении - колебаниях. Колебания - это повторяющиеся изменения некоего состояния. Например, колеблется маятник - его грузок совершает движения от крайней левой точки до крайней правой и затем обратным ходом возвращается в исходную левую точку. Движения эти повторяются - значит, мы говорим о колебаниях маятника.

Время, за которое совершается одно колебание, называется периодом, или циклом. Частоту колебаний - то есть сколь часто повторяется колебание - мы измеряем в герцах (Гц, hZ). Когда мы говорим, "частота 440 герц", то подразумеваем колебание, которое за 1 секунду происходит 440 раз - проходит 440 периодов. Например, тон "ля" первой октавы равен именно 440 герц. Если взять эту "ля" на гитаре, то струна будет колебаться туда-сюда с частотой 440 раз в секунду, вызывая уплотнения и разрежения воздуха с такой же частотой. Давайте посмотрим на эту условную картинку:

По ней можно представить, как именно происходят колебания воздуха. Светлые участки - это места, где воздух сжат, уплотнен. Темные - где разрежен. Если вы мысленно воспарите над картинкой, то она покажется вам прямоугольным снимком некоего участка волн, расходящихся по воде от брошенного камня.

И так 440 раз в секунду состояние воздуха будет колебаться - разреженные места становиться уплотненными, а уплотненные разреженными, попеременно.

Колебания передаются в различных средах - в воде, воздухе. Каким образом колебание передается от струны по воздуху да в наши уши? Струна, колеблясь, вызывает в воздухе периодические уплотнения и разрежения - изменения давления воздуха. Подобно тому, как грузило маятника колеблется между состояниями крайнего левого и крайнего правого откосов, проходя определенные промежуточные этапы, или как волнуется желе, если его тронешь - подобным образом меняется - колеблется - и давление воздуха. Колебания плотности воздуха и есть звук. Колебания (череду колебаний) воздуха называют звуковыми волнами. Когда из некоего источника звука - от струны, например, исходит звук, то это не значит, что звук физически "летит" по воздуху. Нет, он передается колебаниями.

Существует закономерности распространения звуковых волн - например, низкочастотные на большее расстояние, высокочастотные - на меньшее.

В колебании есть не только частота, но и размах - амплитуда. Амплитуда - это наибольшее отклонение от точки равновесия. Например, чем выше поднимается грузок маятника или чем сильнее колеблется воздушная среда, тем больше амплитуда. Чем больше амплитуда, тем громче слышен звук и на большее расстояние он передается.

Вот здесь мы переходим к важной теме громкости. Вообще теоретически научно для обозначения громкости используют такие единицы, как "сон" (точное числовое значение) и "фон" (один из уровней громкости). Что означает "уровень"? Допустим, у нас есть шкала из 100 делений. Условимся, что каждые 10 делений будут у нас 1 уровнем. Вот так примерно относятся друг к другу соны и фоны. Федот, да не тот!- Количество сонов в фоне вычисляется по особой формуле, а не просто по столько-то штук. Читайте дальше.

На практике, в обиходе, громкость смешивают с таким понятием, как звуковое давление (sound pressure) - его-то и замеряют приборы-фонометры и выдают результат в децибелах.

Что такое децибел (обозначается как дБ или dB)? Все говорят "столько-то" децибел, когда хотят обозначить громкость. Децибел сам по себе не означает четко определенную меру чего-либо. Мы можем сказать: "10 спичек", и это будет означать, что у нас есть 10 спичек. В то время как 10 децибел будут только десятью условными уровнями, каждый из которых вычислен по определенной формуле.

Если в отвлеченном примере у нас 1 уровень был четко привязан к количеству делений шкалы (10), то в случае с децибелами всё обстоит иначе. Для измерения уровня звукового давления используется "особый" вид децибел - dBSPL (dB Sound Pressure Level), где 1 dB вычисляется по формуле:

dB = 20 * log10 (P1 / P2)

Подробнее. Что такое log10? Десятичный логарифм. Вспомним, что такое логарифм. Логарифмом числа А называют степень, в которую надо возвести число Б (называемое основанием логарифма), чтобы получилось число А. Логарифм для 100 по основанию 10 равен 2. Здесь 10 - основание. Его мы возводим в квадрат (то есть во вторую степень, вот почему логарифм равен двойке) - 102 - и получаем искомые 100. Основание десятичного логарифма - 10, поэтому он и записан в формуле как log10. Еще примеры (в скобках указано, логарифм какого числа мы хотим получить):

log10 (10) = 1
log10 (100) = 2
log10 (1000) = 3

А что за P1 и P2 в формуле? P1 - измеряемое давление звука, P2 - некая базовая величина (в микропаскалях), относительно которой измеряется давление (тоже с микропаскалях). Обычно в качестве последнего используют 20 микропаскалей (наименьшее давление воздуха, воспринимаемое ухом человека - грубо говоря, тишина для человека).

Такие децибелы, "взвешенные" по отношению к 20 микропаскалей, обозначают как дБА, dB(A) или dBA. Короче говоря, dB(A) - это такой dBSPL, для вычисления коего за основу приняты 20 микропаскалей.

Особые приборы - фонометры или шумомеры - выдают результат именно в dB(A).

С сайта Noisetube можно скачать программу-фонометр для JAVA-MEW-совместимых мобильных телефонов - впрочем, пределы её чувствительности лежат между 35 и 99 децибелами, в то время как у профессиональных фонометров верхняя граница обычно 130. Рабочий шумометр для платформы Андроид можно скачать из "маркета" этой системы, называются он SPL Meter Free.

4

Что такое тихо и громко? Сколько децибел можно расценивать как "тихо", а сколько - "громко"? Вот сравнительная табличка:

5

Как видим, громкость на концертах вплотную приближена к критической для здоровья человека. Надо полагать, животным не легче, учитывая, что слышат они гораздо лучше. Что значит лучше? Насколько острее воспринимают животные громкость?

Летучая мышь улавливает звук собственного писка, отраженный от нити, натянутой через поле. Кошка слышит обыкновенную мышь за 500 метров. Дождевые черви (лишенные привычных нам ушей, но улавливающие вибрацию телом) чувствуют подземные движения кротов.

Вы когда-нибудь задумывались, почему этих червей называют дождевыми? Во время дождя и немного после него они выползают на поверхность. Вибрация почвы от падающих капель вибрация буквально оглушает червей, заставляет панически бежать из нор. Для справки - шум обычного дождя это около 50 дБ. Кстати, есть толковая научная работа Grunting for worms: reactions of Diplocardia to seismic vibrations, авторы O Mitra, M.A Callaham, Jr, M.L Smith и J.E Yack. В ней проводятся исследования влияния низкочастотных вибраций почвы на червей. А на этом видео показано, как в США рыбаки выгоняют червей из почвы, производя в ней искусственные низкочастотные колебания - этот способ называется у них worm grunting и worm charming - читайте статью в Wikipedia. Есть и профессиональные "охотники за червями". На этом видео показано, как они выгоняют червей из почвы:

Дошли до того, что проводят чемпионаты, кто больше червей выгонит.

Вы задавали себе вопрос - что ощущают дождевые черви, когда на поле, под которым они живут, сооружают сцену и закатывают концерт с громкостью под 130 и более децибел? Добавим к этому неизбежные низкочастотные (про них чуть позже) вибрации почвы - от музыки и от топота ног.

Зато известно, что в таких случаях ощущают рыбы - когда в мае 1971 года группа Pink Floyd устроила концерт на открытой местности (в Crystal Palace), рядом с озером, то последнее наполнилось всплывшей кверху брюхом рыбой - погибла почти вся рыба в озере. Зато кругом стояли хиппи с флажками против войны во Вьетнаме.

А любители громко слушать музыку дома, включая на полную катушку акустические системы с сабвуферами, часто обнаруживают, что умирает рыба в аквариумах.

Не выдерживает не только живое. От гитарного комбика (усилитель + громкоговоритель в одном корпусе) на 60 Ватт вылетают стекла в окнах. Что говорить о концертной аппаратуре мощностью более тысячи Ватт?

В Советском Союзе не устраивались грандиозные концерты на природе. Явление это возникло у нас с приходом капитализма, когда прибыль ставится во главе угла. Больше людей + меньше затрат = больше прибыль. Однако в Советском Союзе были приняты "Санитарные нормы допустимой громкости звучания звуковоспроизводящих и звукоусилительных устройств в закрытых помещениях и на открытых площадках" (http://3umf.com/doc/5430/), где для "Открытых танцплощадок в садах, парках, базах и домах отдыха", на расстоянии 2 м от источника звука задавался максимальный уровень в 90 дБА.

Не знаю, следил ли за этим кто-либо, но вот в США на концертах в парках сидят полицейские с шумометрами и измеряют уровень давления звука, не давая превышать допустимые нормы. Отмечу - допустимые для человека нормы. У зверей порог слышимости ведь гораздо ниже - шепот трав для них как наша громкая речь.

А замер громкости в двух метрах от источника звука в условиях современных концертов выглядит абсурдно. Как правило, для вещания сведенного звука со сцены используются порталы - такие большие массивы громкоговорителей слева и справа (а внизу сцены обычно кладут сабвуферы). Именно они выдают основной звук. По законам акустики, если одинаковый сигнал выходит из двух одинаковых громкоговорителей, стоящих рядом, то воспринимаемый уровень сигнала возрастает в два раза - или, выражаясь в децибелах, на 6 дБ. Чем больше громкоговорителей в массиве - тем громче звук, тем сильнее звуковое давление.

Кроме того, на сцене мы видим также, обычно за спиной музыкантов, гитарные комбики (усилители и громкоговорители в одном корпусе) - чтобы звук в них был приличный, они шабашат на полную катушку, но с них дополнительно снимается звук микрофонами и отправляется в общий микс на порталы. Сами по тебе комбики, повторюсь, дают очень нехилый звук. А что это за лежачие громкоговорители возле каждого музыканта? А это мониторы - в них музыкант слышит партии других исполнителей.

На просторах бывшего СССР, на "умеренных" рок-концертах или дискотеках уровень громкости обычно бывает около 125 дБ!

Чем дальше развивается цивилизация людей, тем больше шума производит человек. Горожанин уже так привык к постоянному шуму от автомобилей, что воспринимает его как нормальный фон. Транспорт, громкая музыка в нем и в наушниках, на дискотеках и концертах привели к тому, что слух человека субъективно ухудшился. Люди привыкают всё к более громким звукам.

Анатолий Вейценфельд в статье "Как слышите?" из журнала Звукорежиссер (http://rus.625-net.ru/audioproducer/2004/07/listen.htm) приводит цитату Утесова:

"Когда Ленин выступал с балкона особняка Кшесинской, его слышала вся площадь - а ведь оратор-то он был неважный, картавил. А теперь в ресторанных ансамблях трубач играет в микрофон!".

Как же выступал сам Утесов? Та же статья отвечает словами советского композитора Николая Минха:

"В то время не было столь привычных для сегодняшней практики микрофонов и направленных в зал динамиков. И тем не менее, все, кто сидел в двухтысячном партере летнего концертного зала "Эрмитаж", прекрасно слышали Утесова, - хотя он пел без микрофона в сопровождении джаза, состоящего из духовых инструментов".

Почитайте вообще всю статью, она весьма познавательная. Между тем современные компания, производящие звуковое оборудование, продолжают наращивание мощностей. Громче, громче! Больше Ватт, больше dBSDPL!

6

Не отстают и компании звукозаписи, производя музыку с суженным динамическим диапазоном, зато увеличенной громкостью. Существует такая характеристика звукового сигнала, как RMS (root mean square, или "среднеквадратичное отклонение"). Чем выше RMS, тем громче песня. RMS можно рассматривать как эдакое усредненную громкость всей песни. RMS вычисляется по формуле:

rms = квадратный корень из (сумма квадратов всех сэмплов / количество сэмплов)

Здесь сэмпл - это "квант" оцифрованного звука, его единичный замер. В цифровом звуке уровни отсчитываются в децибелах ниже нуля, где за ноль принята наибольший возможный в цифровом звуке уровень. Чем ниже нуля, тем тише. Такие децибелы обозначаются как dBFS - dB Full Scale.

От года к году громкость песен увеличивается - хотя, конечно, это зависит от жанра. Посмотрите на следующую волновую форму (отложенный по временной шкале график звукового сигнала), взятую с диска Антонио Сальери, Piano Concerto in B flat, I. Allegro moderato (с диска 1996 года). По оси x - время, по оси Y - амплитуда сигнала. RMS ту равна -22 dBFS:

А вот инди-рок/гранж Pixies - Broken Face (1988 год). RMS = -18 dBFS:

Через три года Нирвана записала альбом Nevermind, где инженер сведения Энди Уоллес вывел традиционную в роке того времени громкость, хотя ранний альбом Нирваны Bleach громче, RMS у него побольше. Но вот статистика из песни Smells Like Teen Spirit (1991 год). RMS = -18 dBFS:

И волновая форма записи 2000 года, Guano Apes - Don't Give Me Names (2000 год). RMS = -13 dBFS:

И чтобы вас совсем постращать, снова Smells Like Teen Spirit, но уже перемастеренная и выпущенная на сборнике Nirvana в 2002 году - это тот диск, где была опубликована You Know You're Right. RMS около -dBFS дБ:

Итак, от года к году RMS повышается. Из массовой музыки исчезают тонкости, исчезают тихие звуки, остаются только громкие и очень громкие. С помощью специальных устройств и программ RMS подтягивают к возможному максимуму, стараясь "перекричать" другие альбомы и песни.

Новая мода - "ремастеринг" старых альбомов, когда громкость подгоняется под "современные требования" - выпускается новая версия альбома, якобы лучше звучащая - и кто-то получает дополнительную прибыль на старом материале, сделанном громче. Некоторые люди на Западе уже задумались над этой гонкой громкости - и название явление "Loudness wars" - "Войны громкости". Не нужно делать песни громче - кому надо, тот сам подкрутит регулятор. К сожалению, это простое положение не принято на вооружение индустрией звукозаписи. И накачивание децибелов продолжается.

7

То, что одни делает музыку громче, воспроизводят её громко и хотят слушать её на пределе болевого порога, не означает, что другие не пытаются это дело как-то ограничить. В некоторых странах проведение мероприятий на открытом воздухе окружили "звуковыми нормами". Давайте познакомимся с некоторыми из них.

Индийское Министерство окружающей среды и лесов в поправке к закону о шумовом загрязнении устанавливает ограничение - не выше 10 децибел от фонового уровня. Какой фоновый уровень у природы? А какой уровень на концертах? Вопросы риторические.

А вот документ Outdoor concert noise environment protection policy от австралийского Министерства окружающей среды, изменений климата, энергии и воды. Название можно перевести как "Правила защиты окружающей среды от концертов, проводимых на открытой местности". В частности, там сказано, что уровень шума не должен превышать 65 дБ, ежели шум длится 15 минут или более. Вообще в документе введен термин noise trigger level (можно перевести как "пороговый уровень шума"), установленный в 50 дБА. Далее поясняется, что чем уровень шума будет выше этого порогового уровня, тем больше будет вреда окружающей среде:

"In general, the greater the amount by which noise exceeeds the noise trigger level, tha greater the environmental harm caused".

Более того, введена система "кредитов" для проведения мероприятий на открытом воздухе. для каждого места проведения таких мероприятий выдается определенное количество кредитов, например 10. Каждый кредит равен 5 дБА выше порогового уровня. Мероприятие дольше, чем 4 часа, "стоят" уже по два кредита за каждые 5 дБА над пороговым уровнем. По три кредита - если выше 8 часов. И так далее. Какая получается математика, поясню на примерах:

1. Концерт проходит с 13:00 до 16:00 и уровень выше порога равен 5 дБА. Стоимость: 1 кредит.

2. Концерт проходит с 18:00 до 23:00 с уровнем выше порога на 15 дБА. Стоимость: 6 кредитов.

Если кредитов на концерты всем не хватает, то кредиты берутся из запаса следующего года, а от следующего года отнимаются - и в следующем году такой займ уже невозможен. Однако, неиспользованные кредиты не переходят на следующий год, то есть не накапливаются. Кроме того, нельзя использовать более 6 кредитов в течении 6 недель. И таким правилам в Австралии подчиняются, допустим, даже огромные стадионы.

Давайте подсчитаем, сколько кредитов понадобилось бы организаторам наших фестивалей на природе? А зачем - у нас ведь всё можно. Это они там, австралийцы, небось с жиру бесятся, замеряют всюду уровни громкости, суетятся, строчат отчеты.

Вот отчет замеров уровня шума от Pollution Control Consultancy and Design, выполненный для стадиона Parramarra во время проведения концерта Deepavali 2009. В отчете есть фотография сцены - у нас таких маленьких сцен нет, у нас в таких палатках пьют пиво.

В отчете показана карта окружающей местности и подробно описано, из каких точек производились замеры шума. Расписано, где уровень не должен превышать 75 дБА, а где 65 дБА. В отчете указаны все нормы, которые должны быть соблюдены и указан метод измерения и технические характеристики используемого для этого оборудования.

Индусы (концерт-то их) постарались - музыкой так и не дошли до предела в 75 дБА. Зато переборщили с пиротехникой - можно было пускать её только 5 минут, а они 10, да еще превысили отдельную пиротехническую норму шума на 17 дБА.

Вы когда-нибудь читали технические райдеры наших групп? Это такие документы, где описывается, какие технических требования группа или исполнитель выдвигает к организаторам. Там не только подробнейший перечень аппаратуры, но и расположение всего этого на сцене, включая схему сцены в точностью до электрической розетки и её параметров - на сколько гнезд. Вбейте в поисковик сочетение слов "технический райдер" - сразу получите множество ссылок на эти документы. В числе первоочередных требований можно видеть такой параметр, как звуковое давление - да, то самое, которое замеряется шумометрами. Чего же хотят наши исполнители в райдерах? Минимум 110, 115, 120 дБА.

Между тем в Евросоюзе сейчас очень строго следят за громкостью, за так называемым шумовым загрязнением (noise polloution). Например в Англии, если на рабочем месте уровень шума превышает 85 дБ, работодатель обязан обеспечить работников защитой для ушей. При уровне шума 90 дБ, сотрудники ОБЯЗАНЫ использовать затычки, а работодатель - снизить уровень шума. Почему мобильные плейеры и телефоны стали вдруг относительно тихими при прослушивании музыки через наушники? Потому, что вступило в действие законодательство по ограничению уровня звука.

8

Но что это я всё о громкости. Как насчет частот? Начнем с того, что ухо человека воспринимает звук с частотами от 20 до 20000 герц (звук ниже 20 герц воспринимается телом как вибрация) - при этом способность "слышать" выше 14500 с возрастом ухудшается, что связано с потерей эластичности барабанной перепонки. Собственно, тончайший писк в 20000 герц (20 килогерц) может услышать ребенок, однако редко - взрослый.

Звуковые волны с частотой ниже 20 герц (на Западе, а у нас в науке порог 16-25 герц) называют инфразвуком, а выше 20000 герц - ультразвуком. Кошки и собаки слышат в ультразвуковом диапазоне, в зависимости от породы и возраста - и по разным данным - до 65000 герц. Вот почему собаки и кошки боятся пылесосов - они и для нас громкие, а животные улавливают и ультразвуковую составляющую пылесосного воя. В книге фактов по физике приведены более обширные сведения по слуху у собак: Frequency Range of Dog Hearing.

Дельфины и косатки слышат частоты до 100000 и даже 140000 герц. Собственно, ультразвук используется китообразными и летучими мышами для эхолокации - ориентирования при помощи посыла ультразвукового сигнала и приема его в отраженном виде. Разница во времени между посылом и приемом "говорит" животному о расстоянии между ним и преградой.

В продаже можно встретить устройства, именуемые ультразвуковыми отпугивателями грызунов (Ultrasonic Rodent Repellers). Некоторых из них, имеющие вид карандашей или больших гвоздей, втыкаемых в землю, по документации выдают "звуковые и механические вибрации частотой 300-400 герц" - а это вовсе не ультразвук. Это, скорее, частоты, присущие голосу человека. Например, певческий голос тенор лежит в пределах диапазона 130-520 герц. В других случаях вовсе не пишется, что "карандаши" воздействуют ультразвуком. Можно однако считать, что "карандаш" - это громкий человеческий голос, помещенный под землю и распространяющийся как вибрация. Такая штука отпугивает грызунов на площади 1000-1500 квадратных метров. Теперь подумаем, что над полем, над лугом травяным, установлена концертная сцена...

Впрочем, есть и такие устройства (выглядят как динамики в коробках), что в самом деле воздействуют ультразвуком, от 19000 до 70000 герц с давлением от 95 дБ. Человек-то не слышит, а грызуны - слышат и, не в силах выдержать, спасаются бегством. Их ушкам громко, им больно! Западные модели устройств работают на более высоких частотах, начиная эдак с 30-45 килогерц, чтобы не задевать кошек и собак.

Тут остановимся и подумаем. Итак, человек не слышит ультразвук и поэтому 95 децибел ультразвука ему безразличны. Грызуны слышат и пытаются от него спастись. Если выживают, то меньше недели не возвращаются на место. Люди, которые держали у себя домашних крыс или хомяков, но имевшие неосторожность использовать ультразвуковые отпугиватели от мышей, обнаружили, что у их любимых питомцев выпучивались глаза и вылезала шерсть, за чем следовала смерть. Еще бы - куда сбежишь из клетки!

Итак, даже 95 децибел громкости (что и для человека не очень здорово) приносят вред животным. Лишний раз напомню, что на отечественных концертах уровень давления воздуха гораздо больше, чем 95 децибел.

Поглядим под землю. В книге "Human survival and consciousness evolution" (Stanislav Grof, Marjorie Livingston Valier) читаем: "Последний концерт группы U2 был столь громким, что сейсмографы Университета Амстердама зарегистрировали землятрясение" (речь идет, вероятно, о концерте 1987 года - книга вышла в 1988).

А теперь поговорим про низкие частоты. Напомню, что чем меньше длина звуковой волны - т.е. чем выше частота звукового сигнала - тем на меньшее расстояние этот сигнал распространяется. Быстрее затухает. И напротив, низкочастотные звуки распространяются на большие расстояния. Вот почему мы слышим отдаленные дискотеки как "бух-бух-бух" без всяких верхних частот.

Инфразвук - частоты менее 20 герц. То есть от 20 колебаний в секунду и ниже. Влияние инфразвука, да и вообще низких частот на человека в целом отрицательно. Дело в том, что органы человека имеют резонансные частоты, лежащие в нижнем диапазоне:

Если орган войдет в резонанс, то нарушится работа этого органа и человеку станет плохо. Для человека смертелен инфразвук частотой 7 герц определенной громкости.

Пассажирские вагоны поездов нарочно испытываются, чтобы частота их раскачивания не совпадала с резонансными частотами органов человека. Иначе можно сесть в вагон, немножко прокатиться и умереть от разрыва сердца.

Наше кровообращение само по себе - колебательная система, и если она войдет в резонанс с инфразвуком, произойдет разрыв артерий, а ежели фаза инфразвука обратна к колебаниям крови, то кровообращение начнет тормозиться и сердце остановится.

Для справки - частота пульса землеройки доходит до 1300 ударов в минуту. Это значит, что для того, чтобы войти в резонанс, её кровеносной системе достаточно и более высоких, чем человеку, частот. Делим 1300 / 60 секунд - получаем 21.7 ударов в секунду. Такие частоты способен выдавать даже не инфразвуковой, а обычный сабвуфер.

У крысы и хомяка резонансная частота сердца (не кровообращения, а органа) лежит в диапазоне 40-60 Гц. У собаки - 20-40. Это басы. Обычные басы сабвуфера.

В докладе Г.И. Сокола на акустическом симпозиуме Консонанс 2003 Влияние инфразвуковых и низкочастотных звуковых полей на биологические объекты дается обзор способом инфразвукового воздействия на так называемых вредителей, то бишь на грызунов и насекомых. Например:

Для лабораторного опробования акустического метода уничтожения вредного насекомого использовался вибростенд УВЭY100/5Y3000 [12]. Масса вредных насекомых, подвергнутых воздействию акустическими волнами, составляла 100 - 120 мг. Время воздействия было ограничено 2 -Y 3,5 минутами. Воздействие проводилось на фиксированной частоте в диапазоне 900 - 1100 Гц. Насекомое подвешивалось в марлевом мешочке со стороны стола вибростенда на расстоянии от поверхности стола, равном 0,2 - 0,7 м. Уровень звукового давления измерялся микрофоном шумомера ИШВ - 1. Микрофон находился рядом с телом вредного насекомого. Зафиксированный микрофоном уровень звукового давления составил 95 - 120 дБ. Точность измерений составила 1дБ.

Осмотр вредных насекомых непосредственно после воздействия показал, что без признаков жизни было вредное насекомое массой 110 мг, подвешенное на расстоянии 0,2 м от стола вибростенда, подвергшееся воздействию акустических волн частотой 1000 Гц в течение 2 мин, уровень звукового давления составлял 120 дБ. Осмотр вредного насекомого через 6 часов показал, что действительно наступила биологическая смерть указанного вредного насекомого.

Вот еще:

Акустический способ уничтожения колорадского жука заключается в механическом воздействии на тело и ткани органов жука звуковым давлением с последующим их разрывом.[...]

Опробовано губительное действие акустических волн в лабораторных условиях на тело колорадского жука. Эффект гибели получен для насекомого массой 100 мг при воздействии на него частотой 1500 Гц с уровнем звукового давления 120 дБ. В условиях натурных испытаний губительный эффект на тело вредителя растений не получен из - за малой мощности действующего макета излучателя.

Могу подсказать, где взять бОльшие мощности - у организаторов концертов на открытом воздухе. Замечу - в цитатах выше речь даже не шла об инфразвуке. Просто определенные частоты при определенной амплитуде колебаний вызывают смерть насекомых. На 1500 герцах может играть, например, скрипка.

Огромное количество инфразвука идет от землетрясений, взрывов, при шторме. Медузы улавливают инфразвук шторма, происходящего за сотни километров. Пока шторм приближается, осведомленные за 15 - 20 часов до его прихода медузы прячутся на глубину. Источником инфразвука служит также транспорт. В поезде метро звуки на частотах 8 - 32 герц достигают громкости до 100 дБ. Бульдозеры, легковухи, вертолеты, корабли, трамваи и поезда, вентиляторы - все это нагружает нас излишним инфразвуком. Есть инфразвук и в шуме леса, моря, просто в чистом поле - но его доля мала в сравнении с уродливой городской средой.

Чтобы напугать кого-то, тигр рычит, и в его рыке есть инфразвуковая составляющая именно на 18 герцах. Инфразвук еще с пятидесятых годов используется в "демократических" капстранах для разгона демонстраций - достаточно обработать людей инфразвуком на частотах 15-18 герц, как в толпе начинается смятение, бегство - не говоря уже о неприятных физических ощущениях. Впрочем, используются и устройства, просто издающие громкий звук на определенной частоте, например 2.5 килогерца. Об одном из таких читайте в статье Long Range Acoustic Device (LRAD).

Вот эдакое видео-представление этого устройства:

А вот как при помощи LRAD разгоняли протестующих против собрания G20 в Питтсбурге в 2009 году:

Но вернемся к инфразвуку. Любимые экологами "ветряки" - ветряные электрогенераторы - также мощный источник инфразвука, который возникает при вращении лопастей (больше сведений вреде "ветряков" получить на www.windaction.org). Собственно, благодаря лопастям вред инфразвука был обнаружен еще в 60-тых годах, когда вентиляционная система одного из заводов во Франции едва не угробила работников близлежащей лаборатории, а сами рабочие завода начали слепнуть. Тогда этим делом заинтересовался профессор Гавро (популярно об этом можно прочесть в журнале "Техника - молодежи", номер седьмой за 1968 год). Гавро и его сотрудники принялись сооружать инфразвуковые свистки и испытывать их по мере сил, ибо в ходе испытаний всем становилось плохо. Потолки трескались, стены шатались.

Океанограф Иван Антонович Степанюк в статье "Инфразвук: физики и биология" приводит такие факты:

"Выявлены патологические изменения со стороны центральной нервной системы и внутренних органов при опытах на белых крысах, которых облучали инфразвуком с уровнем давления 165 дБ на частоте 10 Гц. Продолжительность облучения – до 50 мин. Установлено появление дистрофических изменений в отдельных отделах головного мозга".

Поясню, что тут означают дистрофические изменения - это повреждения клеток и межклеточного вещества. Двигательное расстройство, сходное с оцепенением - кататонический ступор. В научной медицине есть такое дело - экспериментальная кататония. Собаке или крысе вводят аминазин и смотрят, что получится. Потом пишут в отчете (см. Структурные изменения головного мозга при экспериментальной кататонии - на сайте Лаборатории экспериментальной патоморфологии). ) такое:

"Введено аминазина подкожно 0,1 мг, внутримышечно 0,05 мг.
Наступила кататония.
Убита через 50 мин. (Голова—спина—хвост, вес 90 г)."

Примерно в то же состояние впадали сотрудники Гавро и сотни тысяч демонстрантов, против которых использовалось акустическое оружие.

9

С.Н.Романов в книге "Биологическое действие вибрации и звука" (Л.: Наука, 1991) (http://books4study.info/text-book3644.html) сообщает:

"Однако при ближайшем рассмотрении механизма биологического действия вибрации смертельный исход объекта не только теоретически возможен, но уже многократно наблюдался в экспериментах на животных. Еще в 30-х гг. японский исследователь Суеда М. провел обширное исследование действия вибрации на различные функциональные системы лабораторных животных. Было установлено, что низкочастотная вибрация - 140 колебаний в минуту - приводит к смертельному исходу кроликов. По данным автора, горизонтальная вибрация является более опасной, чем вертикальная.

Аналогичные результаты наблюдаются в опытах на крысах. Скорость гибели животных повышалась с увеличением амплитуды колебаний. В серии экспериментов было показано, что смертельный исход от действия вибрации наступает в результате смещений органов. Каждый орган обладает своей массой, своими динамическими свойствами, и в силу этого при вибрации животного, как, впрочем, и человека, в той или иной области возникает явление резонанса. Многими авторами было показано, что, например, вибрация человека в положении сидя вызывает резонанс при 5 Гц, стоя - при 11 Гц; голова - 20 Гц, грудь, живот - 8 Гц. Эти исследования объясняют многие явления, связанные с вибрацией: например, случаи, когда при вибрации пилот теряет способность прочитать показания прибора. Как оказалось, это наблюдается при резонансной частоте 24 Гц. Становится понятной и причина смертности животных. Чтобы исключить всякого рода нервные влияния на конечный результат вибрации, животных анестезируют, а затем подвергают вибрации. Оказалось, что лишь частоты 18-25 Гц вызывают быструю гибель мышей, другие частоты подобного эффекта не вызывают. Вскрытие показало, что смерть наступает от кровоизлияния в легких и желудочно-кишечном тракте. Высокая смертность крыс наблюдалась при вибрации с частотой 10-45 Гц; при гибели животных от вибрации обнаружено кровоизлияние в легких."

Вибрации - не звук, но колебания твердых лет. Вибрирует почва. Тело животного может начать вибрировать под воздействием как звуковых волн, так и вибрации почвы. На записи больших концертов, записывающие системы устанавливают зачастую метрах в 30 и более от сцены, в фургонах - чтобы снизить вибрацию, к которой чувствительны записывающие головки, а также жесткие диски этих систем. Кроме того, вибрации на громких концертах оказывают влияние даже на камеры - зачастую операторам технически не удается сделать наплыв. Операторы и фотографы на концертах, чтобы сделать нормальные кадры, зачастую вынуждены использовать эдакие подушечки особой конструкции (Vibration Suppression Pads, Anti-Vibration Pads), гасящей вибрации - подушечки подкладывают под ножки штатива.

Еще цитата:

"Нами также были проведены исследования переносимости вибрации животными. Мыши подвергались вертикальной вибрации с частотами от 10 до 50 Гц и амплитудой 4-6 мм. Гибель животных наблюдалась при вибрации с частотой 25 Гц. Вскрытия показали, что уже через 10 мин вибрации обнаруживаются обширные очаги кровоизлияний в печени, легких и кишечнике, что в конечном счете и является причиной гибели животных."

Амплитуда вибрации от 4 до 6 миллиметров... Как её сопоставить с вибрациями, происходящими на концертах? В 1982 году, когда концерты были гораздо тише, чем теперь, канадцы провели исследование Dynamic live loads at a rock concert. Там хорошо показано, какие вибрации возникают на рок-концерте - а возникают они не только от музыки, но и аплодисментов, топанья ногами и тому подобного. Так вот на некоторых песнях возникали вертикальные вибрации с амплитудой от 12 мм и выше - правда на частоте около 2 герц - 2.37. Чей пульс можtт нарушиться, если кровеносная система войдет в резонанс с такой частотой? Вычислим сначала пульс: 2.37 * 60 = 142.2. Это может быть кошка, курица, утка, кролик, голубь. А на каком-нибудь быстром хардкоре будет влияние на кровеносную систему других животных. А как вообще животные ощущают вибрацию, на сколько лучше человек? Например, чувствительность к вибрации у серого кузнечика в 1000 раз выше, нежели у человека. Паук телом ощущает колебания воздуха мухи, пролетающей в нескольких сантиметрах от него. Змеи улавливает колебания почвы от шагов человека в 15 метрах.

Присутствует ли инфразвук на концертах? Про вибрации уже сказано выше. Да, вибрации того же диапазона есть. Но звук, колебания воздушной среды?

Сабфуферы некоторых моделей могут воспроизводить инфразвук. Более того! Простая барабанная дробь (без всяких сабвуферов), кроме собственно своего звучания, привычного нашему уху, создает колебания воздуха на частотах инфразвука (задумайтесь, сколько раз в секунду при дроби палочка ударяет о пластину барабана?). Вот почему в цирке при особо опасных местах номера используют барабанную дробь - чтобы усилить чувство тревоги. Работает именно инфразвук.

Сабфуферы и просто качественные громкоговорители выдают низкие частоты (не инфразовуковые), которые, как мы видим, потенциально опасны для животных. Вот еще некоторые данные.

Вылупление цыплят замедляется, если применять к яйцам звук частотой до 60 до 500 герц. Не только отдельные особи, но даже отдельные клетки подвержены влиянию звука. С.Н.Романов в книге "Биологическое действие вибрации и звука" пишет:

"Звук интенсивностью 90-100 дБ при частотах 1000 - 3000 Гц, вызывают в изолированных клетках паранекротические явления, т.е. значительные повреждения, о чем можно судить по увеличению окрашенности витальными красителями".

Так или иначе в этом диапазоне частот играет большинство музыкальных инструментов. В той же книге Романов пишет:

"Параллельные опыты проведены на изолированном головном мозгу мышей. При действии на головной мозг прерывистым звуком интенсивностью 120 дБ было обнаружено значительное повышением окрашиваемости, что означает повреждение клеток".

А вот еще описание опыта оттуда:

"При вибрации собаки с частотой 46 Гц, амплитудой 2 мм, по 30 мин ежесуточно наблюдались: кровоизлияние в сердце, фрагментация мышц, зернистое перерождение мышечных волокон, дискомплексация печеночных балок, расширение капиллярного русла, пролиферация эндотелия кровеносных сосудов. В почках видно набухание эндотелия сосудистых клубочков, гиперхроматолиз ядер, вакуолизация и дистрофия эндотелия извитых канальцев. В щитовидной железе фоликулярный эпителий слущивается, в нем отмечается разжижение коллоида. В надпочечниках наблюдается некробиоз клубочковой зоны. Вероятно, нет морфологических систем организма, которые не были бы нарушены вибрацией"

Зачем на собаках экспериментировать? Пусть ученые выйдут в поле, где проводится очередной музыкальный фестиваль. Не надо тратить бюджетные деньги на лаборатории с вибростолами да прочими приборами. Знай себе ходи да проверяй угробленных кротов, полевок, кузнечиков, птиц. Но ученых больше интересует работа в искусственно созданных условиях. Например, поместят кроликов на расстоянии 6 метров от источника звука в 200 дБ и проверяют - ага, органы слуха разрушены. Или - от трех до пяти минут воздействуют на белых крыс звуком интенсивностью 120 дБ - громкость среднего концерта. Итог - эпилептический приступ с судорогами. После таких экспериментов у выживших крыс наблюдались параличи различных органов, ранняя смерть, нарушалась способность к размножению.

Зато как весело на фестивалях в лоне природы! Кому какое дело до жизни полевок, до кротов и кузнечиков, до птиц, до вытоптанной ногами и палатками травы. Можно нарвать цветов, забрав чью-то пыльцу, и украсить себя венком, чтобы потом выбросить его. Можно плясать до упаду, не задумываясь о том, что под землей корчится и исходит кровью мышь. Пляшут и веселятся вполне милые, добрые люди. Это не ведь средневековые солдаты, которые, взяв неприятельский город, в пылу веселья убивали и насиловали местных жителей. Но солдаты тоже не думали, что кому-то плохо. Они просто веселились. В порядке вещей. Но то была еще и война, а фестивали с концертами среди лугов и лесов, да еще иногда с экологическими лозунгами - какая уж война. Мы пришли с миром.

Дополнения

Я собрал в архив (и время от времени его обновляю и пополняю) некоторые упомянутые в статье документы - но лишь те, которые выложены в общественное достояние, например правительственные постановления. Это сделано с целью обеспечения постоянного доступа к материалам, потому что иногда ссылки устаревают, а я могу не успевать вовремя их обновлять.