Водопад Виктория на реке Замбези называется у местного населения
«мози-оа-тунья», или «дым, который шумит». Название «Ниагара» на языке
североамериканских индейцев означает «высоты грозного шума». Оба эти
названия говорят о том, что при виде водопада человека поражает не
только зрелище падения огромной массы воды, но и соответствующий ему
звуковой эффект.
При наличии в приземном слое атмосферы высокой
влажности и мощной температурной инверсии создаются благоприятные
условия для сильного преломления и концентрации звуковых лучей вдоль
речной долины, как акустического волновода. В этом случае возможны
явления типа акустического миража, и дальность слышимости шума водопада
резко возрастает. Статистика наблюдений показывает, что ночью шум
водопадов слышен в среднем в 3...4 раза дальше, чем днем. Шум водопада
Виктория во время половодья (март – июнь) ночью и при отсутствии
маскирующих шумов отчетливо слышен в аэропорту, расположенном в
одиннадцати километрах от водосброса.
Огромная масса воды Ниагары
низвергается с высоты в 50 м и развивает при этом мощность примерно в 4
млн лошадиных сил. На возбуждение акустических колебаний затрачивается
менее 1% этой мощности. Шум Ниагары днем обычно слышен на расстоянии
1,6...2 км, ночью же дальность его слышимости может достигать 6...7 км.
На расстоянии 57 м от места дробления воды шум Ниагары составляет 87 дБ,
у самого же места дробления он настолько оглушителен, что люди
буквально не слышат друг друга.
Как показали измерения, у небольшого
ручья с расходом воды порядка 0,5...2 л/сек энергия шума распределяется
на частоты от 40 Гц до 8 кГц с максимумом в диапазоне 1,6...2 кГц. У
водопада с расходом воды 30...40 мз/сек звуковая энергия приходится на
тот же диапазон частот, что и для ручья, но максимум смещается к 1 кГц и
становится менее острым. У Ниагары при расходе воды в течение суток от 1
500 до 3 000 м3/сек максимум звуковой энергии приходится на диапазон
37...75 Гц. При уменьшении расхода воды происходит небольшое увеличение
звуковой энергии Ниагары в диапазоне частот 600 Гц – 4,8 кГц. Общая
величина энергии высоких частот (2,4...4,8 кГц) в шуме этого водопада
заметно ниже по уровню в сравнении с низкими частотами (75...150 Гц).
Шум
водопадов всегда возникает при вспенивании дробящейся воды, когда в ней
образуются и захлопываются пузырьки различных размеров (кавитация).
Самая сильная компонента в звуке захлопывающихся пузырьков соответствует
частоте их резонанса. Поскольку при дроблении воды могут возникать
кавитации различных размеров, акустический спектр дробления охватывает
сравнительно широкий диапазон частот. Максимум в этом спектре
соответствует наиболее часто встречающимся размерам кавитаций. При
диаметре большинства пузырьков в 0,33 см резонансная частота их
колебаний равна 2 кГц. Это соответствует максимуму в акустическом
спектре ручья. У небольшого водопада при диаметре кавитаций в 0,66 см
максимум в акустическом спектре приходится на частоту в 1 кГц. Для
максимума в спектре Ниагары диаметр пузырьков должен быть равен 12 см.
У
некоторых водопадов за счет отражения звука от высоких прибрежных скал
создаются благоприятные условия для резонанса воздушной среды между
скалами, В результате шум водопада приобретает индивидуальную окраску.
Шумит
не только падающая вода, но и набегающие на берег волны, например,
морской прибой. Уже при небольшом ветре возникает волнение моря, и волны
чередой накатываются на берег. В зоне прибоя волны отдают энергию,
накопленную при движении в морях и океанах. Волны прибоя создают при
ударе о берег давление от 3 000 до 30 000 кг/м2 и во время сильных бурь
могут перемещать глыбы весом до 100 тонн. Возникающие при мощном
дроблении водных масс крупные капли поднимаются в высоту до 60 м. Удары
волн обрушиваются на берег довольно регулярно со средним периодом 4,8
секунды (при слабом и сильном волнении) и являются причиной возбуждения в
атмосфере мощных инфразвуковых колебаний.
Инфразвуки большой энергии
с частотой 0,1...0,3 Гц возникают за счет колебания (поднятия и
опускания) свободной поверхности воды при волнении. Это происходит на
всей затронутой волнением поверхности морей и океанов.
Наряду с
инфразвуками, в зоне прибоя порождаются и колебания звукового диапазона
за счет дробления воды с образованием кавитаций и перемещения прибрежной
гальки. Во время слабого и среднего волнения сила звука прибоя в месте
его возникновения составляет 77...82 дБ. При сильном волнении звуки
прибоя у скалистых берегов могут усиливаться расположенными в скалах
пещерами и выемками. В этом случае получается особенно громкий гул и
грохот. В сторону моря зона слышимости прибоя простирается обычно на
300...800 м, в сторону суши, в зависимости от рельефа местности, – на
100...800 м. Спектр шума прибоя подобен спектру шума небольшого
водопада. | 
З В О Н О К НА У Р О К