Ciekawostki akustyczne ze świata

Wybierając się w wymarzoną wakacyjną podróż, warto zwrócić uwagę na ciekawostki akustyczne, które możemy napotkać. Przedstawiamy kilka z nich – głównie te związane z naturalnymi tworami naszej planety. Wykroczmy poza stary kontynent, by zobaczyć miejsca, które powstały głównie dzięki naturze, a człowiek jedynie je okiełznał. Ponadto większa część z nich to „instrumenty”, czyli rzeczy, które na skutek pobudzenia wydają ciekawe dźwięki. Zapraszamy w podróż po cudach akustyki.

Fot. stock adobe (setsuna)

Ciekawostki akustyczne: organy stalaktytowe

Pierwsze z tych miejsc to dosłownie niesamowity instrument muzyczny. Co więcej, w tym przypadku idealnie pasuje stwierdzenie, że jest to twór natury okiełznany przez człowieka. Tytułowe organy stalaktytowe znajdują się na terenie Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej i na pewno są jednym z najciekawszych miejsc na mapie cudów akustyki. Mowa tu o – śmiało można tak powiedzieć – największym instrumencie na świecie, Stalacpipe organ, czyli organach wykorzystujących nacieki jaskiniowe jako źródło dźwięku.

Historia tej niezwykłej instalacji zaczęła się w 1954 r., kiedy to Lelan W. Sprinkle, amerykański matematyk i inżynier elektronik pracujący na co dzień w Pentagonie, wraz z synem zwiedzał jaskinię Luray Caverns. Jest to ogromna jaskinia zlokalizowana w stanie Virginia, bardzo bogata w różnej wielkości formacje naciekowe. Jednym z etapów wycieczki była prezentacja stalaktytów, podczas której przewodnik uderzał je gumowym młotkiem, wytwarzając w ten sposób ciekawy dźwięk. To był moment, który zainspirował Sprinkle’a do stworzenia z jaskini ogromnego instrumentu. W ciągu kolejnych trzech lat uzbrojony w gumowy młotek, pobudzając do drgań nacieki, szukał takich, które nie tylko ładnie wybrzmiewają, ale także mają zbliżoną częstotliwość rezonansową do dźwięków skali muzycznej. To zadanie okazało się
trudniejsze, niż zakładał, bo prawie żadne obiekty nie spełniały tych warunków, jednocześnie wyglądając spektakularnie, co również było bardzo istotne. Znalazł niewiele formacji nadających się do jego zamysłu. W związku z tym przyjął bardziej drastyczną metodę i wyposażony w szlifierkę kątową zaczął modyfikować poszczególne nacieki, skracając je tak, aby dostroić generowane przez nie dźwięki do skali muzycznej. Kolejnym etapem było zainstalowanie elektronicznego systemu, który połączony z klawiaturą organową umożliwiał pobudzenie stalaktytów do drgań. Do każdej z formacji doczepiony jest młoteczek z gumową okładziną, który po wciśnięciu odpowiedniego klawisza na klawiaturze organowej uderza w kawałek skały. Cała instalacja, uwzględniając wszystkie jej elementy, zlokalizowana jest na obszarze ponad 14 tys. m².

Obiekt jest dostępny dla zwiedzających, którzy podczas wycieczki mogą posłuchać brzmienia tej niesamowitej instalacji. Słuchając na żywo koncertu wykonanego na organach, można jednak odczuć niewielkie rozczarowanie, ponieważ w związku z olbrzymią powierzchnią a co za tym idzie dużymi odległościami między poszczególnymi „piszczałkami” głośność danych dźwięków różni się w zależności od tego, gdzie staniemy.

W zależności od doboru utworu może się okazać, że w pewnym miejscu będziemy głośno słyszeć głównie 3-4 tony, a pozostałych nawet nie usłyszymy. Mimo to szczerze zachęcam do posłuchania utworów granych na tym niesamowitym instrumencie. Bez problemu można je znaleźć na popularnych serwisach muzycznych i filmowych w internecie.

Czytaj też: Izolacja akustyczna w apartamentowcach

Ciekawostki akustyczne: muzyczna droga

Zmierzając do kolejnego miejsca w „nowym świecie”, dosłownie po drodze można zobaczyć, a dokładniej usłyszeć, coś równie niezwykłego. W pierwszej chwili, słysząc dobiegające dźwięki, może się zdawać, że wjeżdżamy na elementy zlokalizowane na granicy drogi informujące nas o tym, że z niej zjeżdżamy lub mamy pecha i złapaliśmy gumę, jednak nic bardziej mylnego. Jeżeli wsłuchać się dokładniej, okazuje się, że to, co słyszymy, to nie przypadkowy zlepek uderzeń, ale znana nam melodia.

Muzyczna droga (wikipedia.pl, fot. Devilstocksoup)

Mowa tu o zlokalizowanej w Lancaster, w stanie Kalifornia, tzw. muzycznej drodze, czyli fragmencie drogi, który dzięki odpowiedniemu frezowaniu pozwala odegrać melodię. Wszyscy dobrze znamy dźwięk powstający, gdy zjeżdżamy z pasa na autostradzie i wjeżdżamy na wypustki chroniące nas na przykład przed zaśnięciem. Proces powstawania dźwięku jest prosty. Każdy element w asfalcie jest zainstalowany regularnie w stałej odległości. Jadąc samochodem po prążkach, opona uderza w każdy z nich, przenosząc drgania na zawieszenie, a dalej na pozostałe części samochodu, które propagują dźwięk do otoczenia. W zależności od prędkości pojazdu zmienia się częstotliwość tego dźwięku, im szybciej będziemy jechać, tym ton będzie wyższy. To zjawisko wykorzystano w omawianym „cudzie” z tą różnicą, że zamiast wypukłych elementów wykorzystano otwory w asfalcie. Przejeżdżając drogą z konkretną prędkością, określoną na stojących przy drodze znakach, mamy szansę usłyszeć bardzo popularną uwerturę „Wilhelma Tella” włoskiego kompozytora Gioacchino Rossiniego. Mimo wszystko, gdy już usłyszymy efekt muzycznej drogi, ma się wyraźnie wrażenie, że coś jest nie tak – mówiąc wprost, fałszuje. Okazuje się, że podczas wykonawstwa źle zinterpretowano wytyczne. Błąd zaprezentuję na przykładowym fragmencie, w którym odległość między kolejnymi frezami, mierzona między tymi samymi punktami – przenosząc na język akustyki można powiedzieć, że w tej samej fazie – powinna wynosić 12 cm. Wykonawca drogi oczywiście odległość 12 cm zachował, ale między prążkami, czyli mierzoną od końca pierwszego do początku drugiego, nie uwzględniając otworu. W efekcie, „pobudzony” fragment generuje inną nutę, niż powinien.

Co ciekawe, instalacja ta wcześniej znajdowała się blisko zabudowań i została przeniesiona ze względu na skargi ze strony mieszkańców zmuszanych do słuchania melodii kilkadziesiąt razy dziennie. Najgorsze w tej całej historii jednak jest to, że ci biedni mieszkańcy musieli non stop słuchać sfałszowanej melodii. Tak jak było to w przypadku pierwszej budowy, również popełniono ten sam błąd i nie wyciągnięto z niego wniosków podczas wykonywania drugiej wersji drogi. Tego typu drogi można spotkać jeszcze w kilku innych krajach, jednak ta w Lancaster jest wyjątkowa ze względu na swoją historię.

Piramida Majów – fenomen akustyczny

Opuszczając Stany Zjednoczone i przenosząc się dalej na południe, do Meksyku, możemy usłyszeć ciekawy dźwięk powstający przy jednej z piramid Majów. Kolejnym cudem akustycznym jest piramida El Castillo na terenie pradawnego miasta Chichen Itza, a dokładnie w jego centrum. Na jej łączną wysokość 30 m składa się dziewięć platform oraz świątynia zlokalizowana na szczycie. Na każdej ze stron, których podstawy mają 55 m długości, znajdują się schody prowadzące na najwyższy poziom. Obiekt, w którym czczono boga Kukulkana, został wzniesiony między IX a XII w. przez zamieszkujących te rejony Majów.

Piramida El Castillo (wikipedia.pl, fot. Daniel Schwen)

Z punktu widzenia akustyki najciekawszym elementem tej budowli są schody. Stojąc przed nimi w odpowiedniej odległości i klaszcząc w dłonie, usłyszymy bardzo ciekawy dźwięk przypominający ćwierkanie ptaka. Jest to oczywiście odpowiedź piramidy, w formie docierającego do nas odbicia, na nasze pobudzenie akustyczne. Oczywiście nie jest to zwykłe odbicie, dlatego efektem jest nadzwyczajny dźwięk. Ze względu na to, że każdy schodek jest coraz dalej od słuchacza, odbita od niego fala dochodzi coraz później. W efekcie słyszymy wydłużony dźwięk. Jego zmieniający się ton, dokładniej obniżający się, jest wynikiem dyfrakcji, jaka zachodzi na układzie schodków o specyficznych wymiarach.

Co jest szczególnie ciekawe, to fakt, że naukowcy porównali dźwięk powstający przy piramidzie z dźwiękami wydawanymi przez jednego z ptaków żyjących w tamtych regionie i okazało się, że oba ćwierknięcia są bardzo podobne. Wielu badaczy zadaje sobie pytanie, czy Majowie wiedzieli, co robią, budując piramidę właśnie w ten sposób. Można by powiedzieć, że stworzyli oni pierwsze pewnego rodzaju nagranie, bo jakby nie patrzeć jesteśmy w stanie w dowolnym momencie odtworzyć śpiew ptaka. Tego typu efekty można spotkać na świecie jeszcze w wielu innych miejscach. Istotnym czynnikiem są tu zawsze schody o odpowiedniej wysokości i wymiarach. Warto testować tego typu miejsca, bo może uda się usłyszeć coś ciekawego, nieznanego.

Ciekawostki akustyczne: śpiewające wydmy

Kolejny niezwykły naturalny instrument mamy szansę usłyszeć w kilku miejscach na świecie. Tym razem jednak człowiek nie musi trwale ingerować w jego strukturę, wystarczy, że pobudzi go do grania. Mowa tu o śpiewających wydmach, które można znaleźć na pustyniach w różnych zakątkach świata. Nie jest to nowe odkrycie, bo o tych niezwykłych dźwiękach pisali już Marco Polo oraz Charles Darwin, dla których brzmiały one mistycznie i miały w sobie coś magicznego.

Gdy na wydmie powstanie mała lawina piaskowa, pobudzona przez wiatr lub np. przez siłę ludzkich mięśni, można usłyszeć niskoczęstotliwościowe buczenie. Co ciekawe, w wielu miejscach jest to dźwięk tonalny o określonej częstotliwości. Niestety, nie zawsze zjawisko to da się zanotować, ponieważ do powstania fali akustycznej przez ten olbrzymi instrument niezbędne są odpowiednie warunki pogodowe. Musi być bardzo gorąco, piasek odpowiednio suchy i nie może być zbyt silnego wiatru, który mógłby maskować dźwięk pochodzący od wydm. Jak wspomniałem wcześniej, dźwięk może być tonalny i co więcej na różnych pustyniach ma inne częstotliwości. Przykładowo, na Saharze na terenie południowo-zachodniego Maroko wydmy powoduję dźwięk o częstotliwości ok. 105 Hz, podczas gdy na terenie Omanu, niedaleko miejscowości Al-Askharah, można usłyszeć dźwięki o częstotliwościach z przedziału od 90 do 150 Hz. Jak pokazują badania, różnice te wynikają z wielkości ziaren. W przypadku pierwszej wspomnianej pustyni mają one identyczny rozmiar, w drugim przypadku elementy wydmy różnią się od siebie. Dokładny proces powstawania dźwięków nie jest jasny. Wiadomo, że pojedyncze ziarna w wyniku lawiny uderzają o siebie, pobudzając się do drgań i tym samym wytwarzają dźwięk. Co ciekawe, zaobserwowano, że wpadają one w pewnego rodzaju sprzężenie zwrotne, pobudzając się coraz mocniej, co skutkuje dużymi poziomami dźwięku przekraczającymi nawet 100 dB SPL. Nie jest jednak całkowicie jasne, dlaczego wszystkie ziarna synchronizują się i drgają z identyczną częstotliwością.

Mimo że od czasów Marco Polo minęło sporo lat, to w powstawaniu tego niezwykłego zjawiska nadal jest trochę magii. Dla naukowców wiele zagadnień związanych z tym naturalnym instrumentem muzycznym wciąż jest zagadką.

Uwaga: Artykuł ukazał się pierwotnie w magazynie „Live Sound & Installation”.

Rafał Zaremba

Czytaj: Szyby akustyczne, czyli ochrona przed hałasem w centrum miasta