Морская эхолокация

Сирены, морские химеры, которые подстерегали и очаровывали путешественников обманными песнями и которых, как говорят мифологические предания, даже храброму Одиссею не удалось избежать, и он был вынужден привязать себя к мачте и заткнуть уши паклей, чтобы не стать для них добычей, - не простая выдумка. Изображение их в виде женщины с телом рыбы, как и странные звуки, которые они издавали, даже если казались плодом горячего воображения, не были лишены определенного основания.

Действительно, в начале XIX века известно было о существовании в зонах теплых вод группы животных, называемых сиренами, которую с научной точки зрения Линней относит к тюленям, а Кювье - к китам, внутреннее строение которых однако скорее сходно со слонами. О сиренах Кювье писал в известной своей работе "Животный мир" (1817): "Они имеют два соска на груди и щетину на верхней губе, что придает им (когда животные высовывают из воды верхнюю часть тела) отдаленное сходство с человеком, что послужило поводом для создания сказок о тритонах и сиренах".

На самом деле, дюгони (Halicoridae) из Красного моря, когда стоят вертикально в воде, высовывая наружу верхнюю по грудь часть тела и деряба разведенными в стороны передние конечности как руки, ударяя по воде верхним хвостом, чтобы удерживать равновесие, напоминают издали известные изображения сирен в иллюстрациях к сказкам.

Пресловутые "песни сирен" действительно существуют, но имеют совсем другое объяснение. Долгое время ученые считали, что мир морей и океанов безмолвен. Однако во время последней мировой войны было замечено, что аппараты, устанавливаемые вдоль берегов для обнаружения немецких подводных лодок, направляли флот не к вражеским подводным лодкам, а к безобидным акулам и дельфинам. Впрочем, жители Ганы давно применяли искусный способ для обнаружения косяков рыб: они опускали в воду огромную деревянную ложку и приложив ухо к концу оставшейся снаружи ручки ложки и поворачивая ею, различали шумы, издаваемые рыбами, таким образом они обнаруживали косяки рыб. Язык рыб оставался долгое время неизвестным, потому что его можно различить только в воде. Поверхность воды является чем-то вроде звукового барьера, поскольку при переходе звуков из воды в воздух последний поглощает 99% их энергии.

Но вот однажды во второй половине дня 7 марта 1949 года судно "Атлантик", изучая дно океана в 170 милях севернее Пуэрто-Рико, засекло на дне впадины громкие крики, которые повторялись через каждые полторы секунды. Из произведенного расчета следовало, что неизвестные существа испускали их с глубины примерно 3 000 м. Учитывая, что киты не опускаются на такую глубину и что крабы и креветки не могут издавать такие сильные звуки, биологи пришли к выводу, что речь идет о роде рыб, которые издавали звуки для того, чтобы прозондировать глубину океана и его рельеф. Такие звуковые сигналы с глубины океана поколебали веру в то, что рыбы будто бы немы. После тщательно проведенных опытов было установлено, что рыбы, с помощью различных "речевых" органов, издают разнообразные шумы (шорох, треск, гоготание, щебетание, грохот), служащие для общения рыб между собой, для выбора направления с помощью эха и ориентирования в пространстве. Как и летучие мыши, рыбы имеют свои шумопеленгаторы.

Некоторые рыбы трением зубов издают звуки вроде писка с частотой 4800 Гц. Наиболее часто рыбы используют плавательный пузырь, производя по нему удары, как по барабану. Пузырь издает низкие звуки с частотой 75-300 Гц. Морской еж при трении зубами издает звуки, напоминающие скрип заржавевшей двери. Морской скорпион жужит как электрогенератор. Вид рыб, обитающих у чилийского побережья, издает последовательно четыре идентичных звука. У побережья государства Шри Ланка можно услышать даже звуки арфы.

Если звуковые сигналы рыб еще хорошо не известны, то звуковые сигналы дельфинов явились объектом глубокого изучения.

Дельфины, о которых по праву говорят, что они самые разумные после человека существа, и к которым человек питает наибольшую привязанность, имеют репутацию непревзойденных "говорунов". Они "разговаривают" непрерывно.

Установлено, что дельфины издают звуки двух видов. Для общения между собой дельфины издают ряд прерывистых звуков с частотой от 10 до 400 Гц, а для обнаружения предметов в окружающей воде издают звуки с частотой 750-300000 Гц. Они производят ультразвуки системой воздушных мешков на черепной коробке вокруг носовых полостей, имеющих мощную мускулатуру. Мешки разделены тонкими перегородками и сообщаются между собой. Когда мышцы проталкивают воздух из одного мешка в другой, разделительные перегородки начинают вибрировать, издавая ультразвуки различной частоты. Чтобы их направить в желаемом направлении, дельфины пользуются жировой складкой лба (идеальный проводник ультразвука) и лобной костью, которая, образуя вертикальную выпуклость позади мешков, служит рефлектором. С помощью такого рефлектора дельфин исследует пространство вокруг себя.

Бесспорным является тот факт, что гидролокационный аппарат дельфинов выше существующих гидр о локационных приборов как по точности, так и по радиусу действия.

Каким гидролокационным прибором располагает человек в настоящее время? Речь идет об акустическом зонде, идею которого выдвинули физики Константин Киловски и Поль Ланжевен во время первой мировой войны, когда немецкие подводные лодки угрожали судам союзников и побережью Англии и Франции. Акустический зонд подает единичный звук определенной частоты и силы, эхо которого позволяет определять расстояние и направление на препятствие. Звук производится осциллятором, который одновременно принимает возвращающиеся к нему колебания. Измерение эха позволяет рассчитывать глубину и определять местонахождение айсбергов, дает возможность подводным лодкам прокладывать путь под льдинами и кораблям плавать по незнакомым морям. Современные акустические зонды издают чрезвычайно интенсивный звук, равный по силе вскрику населения целого города. Необходимость в получении наиболее сильных звуков для обнаружения отдаленных объектов привела к созданию объемных зондов: вроде огромных груш, подвешенных под корпусами кораблей и подводных лодок, что их уродует и значительно снижает скорость. Вот почему живой зонд дельфина, маленький, простой, эффективный, несравнимо более совершенный, начал привлекать внимание гидроакустиков.