[306] Но вода разговаривает с нами не только с помощью водопадов и довольно редких приливных волн; мы получаем огромное удовольствие от тихих и умиротворяющих звуков, таких как журчание ручья. Примечательно, что и в ревущей приливной волне, и в неспешно струящемся ручье крошечные пузырьки воздуха создают звук на частотах, к которым наш слух наиболее чувствителен. Похоже, физика полностью соответствует романтической поэзии Саути. Но, возможно, это не просто совпадение. Быть может, наш слух в процессе эволюции сформировался для того, чтобы различать частоты, издаваемые движущейся водой. В конце концов, если бы наш слух работал в другом частотном диапазоне, мы не слышали бы воду – вещество, необходимое для выживания.
Частота плеска падающей в воду капли может быть вычислена по радиусу формирующегося воздушного пузырька. Существует также математическая зависимость между размерами и частотой звучания замерзшей воды. Во время нашей поездки в Исландию мы с женой побывали на южном побережье, где от ледника Брейдамеркурйокудль откалываются айсберги и уплывают в лагуну Йокулсалон. Глыбы неправильной формы, яркий голубой цвет которых кажется неестественным, разламываются и дрейфуют к морю или выбрасываются волнами на черные вулканические пляжи. Туристы ненадолго останавливаются в этом месте, фотографируют или садятся в лодку, чтобы рассмотреть айсберги вблизи, а затем едут дальше по кольцевой дороге. Мы решили разбить лагерь на берегу лагуны. Ночью, когда стих шум от машин и лодок, мы слушали мелодичный перезвон. Маленькие обломки льда слегка покачивались на плещущих волнах, ударялись друг о друга и исполняли ритмичную музыку, напоминающую звон бубенцов.
Частота звука зависит от размера льдинок, что демонстрирует норвежский барабанщик и композитор Терье Исунгсет с помощью своего ледяного ксилофона. Через много лет после путешествия в Исландию я отправился в Королевский Северный колледж музыки в английском Манчестере, чтобы послушать инструменты, названные Исунгсетом «единственными, которые можно выпить после того, как сыграешь на них»[307]. Этот музыкант с внешностью норвежского викинга и с густыми всклокоченными волосами во время концерта одет в парку. Волнующие звуки его музыки напомнили мне о путешествии в Норвегию.
На концерте было холодно – как скандинавским летом. Даже если принять все меры предосторожности, музыкальные инструменты быстро таяли. Ассистент в толстой зимней куртке и перчатках выносит ледяную трубу или пластины ксилофона. После окончания концерта он быстро заворачивает инструменты и уносит их в морозилку.
Ледяная труба звучит громко. Мундштук у нее не изо льда, чтобы губы Терье не примерзали к инструменту. У трубы простой звук, как у охотничьего рожка, и я вспоминаю о морских раковинах, которые я однажды слышал в Мадриде. С точки зрения акустики материал духового инструмента не имеет значения – необходимо только, чтобы он был твердым, о чем говорилось в главе 4. Раковина, рог и лед – разные материалы, но для звуковой волны, распространяющейся по каналу инструмента, они совершенно одинаковы, то есть воздухонепроницаемы. Значение имеет размер канала и движение губ музыканта. Научные измерения показали, что морские раковины характеризуются экспоненциальным распределением частот как у валторны, что создает характерный тембр, помогает усиливать и излучать звук[308]. Думаю, ледяная труба использует тот же принцип.
У ксилофона было пять пластин на ледяной раме, и излучаемые ими частоты определялись их размерами. Пластины вырезали изо льда норвежского озера с помощью цепочной пилы, тщательно обработали, а затем доставили в Англию. В отличие от трубы материал ксилофона очень важен, поскольку лед активно вибрирует. Колебания пластины передаются молекулам воздуха, создавая звуковые волны, которые по воздуху передаются слушателям. Воздух в раме также резонирует, усиливая колебания воздуха в зале и увеличивая громкость звука.
Терье не мог использовать любой старый лед. Ему требовался лед с подходящей микроскопической структурой. Вот как об этом говорит сам Терье: «Если у вас есть 100 кусков льда, все они будут звучать по-разному. Возможно, у трех звук окажется фантастическим»[309]. Микроскопическая структура пластины зависит от того, насколько чистой была замерзшая вода, а также от условий образования льда, особенно температуры окружающей среды, которая определяет скорость замерзания. Предпочтительнее медленное замерзание, поскольку в этом случае формируется регулярная кристаллическая структура с меньшим количеством дефектов и звук ледяной пластины получается звонким, а не глухим.
Звучание ледяного инструмента было типичным для ксилофона, но я сразу же определил, что его пластины изготовлены не из дерева или металла. Они звенели, как пустые стеклянные бутылки, по которым ударяют мягким молоточком. Чистые и прозрачные ноты как нельзя лучше соответствовали материалу. Однако эти два прилагательных – чистые и прозрачные – могут служить свидетельством того, как на оценку слуховых ощущений влияет то, что мы видим. Какой еще звук может издавать прозрачная пластина? Только прозрачный[310].
Ученые выяснили, что мы можем на слух различать материалы пластин только в том случае, если они обладают существенно разными физическими свойствами, например дерево и металл[311]. Слушатели ориентируются на длительность звука. Внутреннее трение в зернистом дереве выше, чем в металле, поэтому колебания в дереве затухают быстрее. Вот почему ксилофон из розового дерева «тренькает», а металлический глокеншпиль звенит.
Мелодичный звон ледяного ксилофона совсем не похож на треск, гул и свист, который слышат рабочие, вырезающие из замерзшего озера лед для инструментов Терье. Когда над озером восходит солнце, лед нагревается и начинает трещать, а вечером, остывая, хрустит и поет. Это звуковое отображение тех сил, которые формируют нашу планету. С помощью гидрофонов ученые измеряют звук этих природных процессов, чтобы оценить толщину ледяного покрова в Арктике[312].
Намереваясь больше узнать о невероятном диапазоне естественных звуков, издаваемых льдом, – треске, шипении, глухих ударах и звуке лопнувшей струны, – я встретился с музыкантом Питером Кьюсаком в одном из шумных кафе Манчестера. Питер принадлежит к акустической интеллигенции – говорит тихо, а его описания исключительно точны. Он рассказал мне о десяти днях, которые провел на озере Байкал в Сибири, записывая его звуки. Это озеро, которое называют «жемчужиной Сибири», содержит около 20 % мировых запасов пресной воды – больше, чем все североамериканские Великие озера вместе взятые. Весной толстый лед постепенно тает, и на нем образуются потоки воды. Толстые куски в форме сосулек откалываются от ледяного щита и плавают в воде, подталкиваемые водой и ветром. Миллионы этих ледяных осколков сталкиваются, создавая, как выразился Питер, «звенящий, мерцающий и шипящий звук»[313].
На другом краю земли, в море Росса в Антарктике, Крис Уотсон записал похожее превращение ледника в морскую воду, используя гидрофоны, опущенные под воду или внедренные в толщу ледника. Море Росса – это глубокий залив Южного океана, где базировались первые исследователи Антарктики, в том числе Скотт, Шеклтон и Амундсен. Крис описывал, как огромные глыбы льда, некоторые величиной с дом, откалывались от ледника и падали в замерзшее море. Звук откалывающихся глыб был резким, как выстрел из пистолета. Трение сползающего в море льда создавало «необычные скрипящие звуки… похожие на электронную музыку 1950-х или начала 1960-х гг.»[314]. Внешне лед казался молчаливым и неподвижным, но гидрофоны Криса улавливали активное движение внутри. В процессе дальнейшего превращения подтаявший лед издавал хруст и треск. «Это один из самых впечатляющих звуков, которые мне приходилось слышать, потому что ты понимаешь, что это такое», – объяснял Крис. Южный океан с расстояния десятков миль двигал свою огромную массу льда, заставляя ее ломаться.
Если пройти по толстому льду озера, можно услышать реверберирующие раскаты – признак смещения льда. На более тонком льду ударившийся о поверхность камень порождает необычные высокие звуки. Как-то раз зимним днем, катаясь на горном велосипеде по тропинкам леса Ландегла на севере Уэльса – это было вскоре после концерта ледяной музыки, – я наткнулся на замерзшее озеро с тонким льдом толщиной около 5 сантиметров. Скользящие по поверхности камни издавали череду звуков, похожих на звук лопнувшей струны или на выстрел из лазерного ружья в научно-фантастическом фильме. Звуки казались какими-то неземными из-за резкого падения тональности – такое глиссандо редко встречается в повседневной жизни.
Каждый раз, когда камень ударялся о твердую поверхность, по льду пробегала короткая вибрация и колебания излучались в воздух в виде резкого звука. В воздухе разные частоты распространяются с одинаковой скоростью и поэтому приходят одновременно. Но во льду картина меняется. Высокие частоты передаются быстрее и приходят первыми, а уже вслед за ними более медленные низкие частоты – так формируется глиссандо. Такая же картина наблюдается в длинных тросах. Когда звукорежиссер Бен Бёртт придумывал эффекты для «Звездных войн», то звук лазерной пушки он создал на основе записи ударов молотка по туго натянутому тросу, удерживающему антенную мачту[315].
По мнению шведского акустика и конькобежца Гуннара Лундмарка, высокий звук, издаваемый льдом, можно использовать для проверки толщины и надежности льда на замерзших озерах. Когда конек скользит по поверхности, во льду возникают слабые колебания, генерирующие звук, основная частота которого определяется толщиной замерзшего слоя воды. Вы не услышите звук от собственных коньков, поскольку он направлен в стороны, но чужие коньки можно услышать на расстоянии около 20 метров. Лундмарк провел ряд измерений, чтобы проверить это предположение: «Мой помощник, мой легкий маленький сын…