Акустические свойства воздуха и морской воды

С точки зрения физиологии слуха значение воздуха заключается в том факте, что это самая первая среда, которая передает звуковую энергию уху. К тому же наружный слуховой проход, барабанная полость и система клеток сосцевидного отростка заполнены воздухом. При смещении воздуха в этих областях имеют место серьезные патологические явления. Таким образом, этот воздух является необходимым структурным компонентом среднего, уха. Слишком часто он не принимается в расчет отологом, поскольку его нельзя видеть даже под микроскопом, нельзя рассечь послойно и окрасить гематоксилином.

Мы считаем это упущение очень серьезным недостатком. Физические свойства воздуха, которые имеют отношение к звукопроводимости, особенно к проблемам передачи звука от наружного воздуха к жидкостям улитки, должны быть признаны и тщательно изучены отологом.

Акустического раздражения не было бы без давления газа или жидкости. В вакууме царит полная тишина. У более низких водных позвоночных существует открытая связь между областями внутреннего уха и внешним миром. Морская вода заполняет те области внутреннего уха, которые у более высших позвоночных являются системой заключенных в капсулу полостей, содержащих эндолимфатическую жидкость. По своему химическому составу эндолимфа напоминает морскую воду, которую она заменила в процессе филогенеза.

Для того чтобы определить передачу энергии из воздуха морской воде или эндолимфе, нужно вычислить относительные акустические сопротивления двух сред. Акустическое сопротивление зависит от плотности и упругости. Как видно из формулы:

Плотность морской воды равна: d= 1,024 г/см³. Модуль упругости воды равен: S = 2,53x10¹⁰ дин/см². Для морской воды поэтому удельное акустическое сопротивление равно:

Плотность воздуха равна:

Модуль упругости воздуха равен:

Удельное акустическое сопротивление воздуха равно:

Для того чтобы определить величину передачи энергии воздуха морской воде, надо взять отношение этих двух акустических сопротивлений:

Передача энергии равна:

Поскольку r = 3,880, T = 0,001.

Оценивая данные, видим, что только 0,1% энергии воздушной волны будет передана воде. Оставшиеся 99,9% будут отражены. Отношение 1000:1 может быть выражено в децибелах при условии, что при переходе звуковой волны из воздуха в морскую воду потеря энергии будет равна 30 дб. Если бы некомпенсирующие структуры функционирующего среднего уха (как мы увидим в следующей главе), то была бы аналогичная потеря при переходе звуковой энергии из окружающего воздуха в эндолимфу внутреннего уха.