Задачи: 1) Наблюдатель слышит звук выстрела орудия через 7 сек. после его вспышки. Скорость звука в этот момент по таблицам равна 345 метрам в сек. Как далеко стоит орудие от наблюдателя?
2) Два наблюдателя видят вспышки орудия и замечают, что звук выстрела дошел до первого через 3 сек., а до второго через 10 сек. Где стоит орудие, если скорость звука равна 320 м в секунду, а наблюдатели удалены друг от друга на 640 метров?
Побежденная темнота
Днем воздушный враг (аэростат, аэроплан) обычно виден с земли. Виден, значит, уж не так опасен: можно с ним бороться обстрелом, можно от него укрыться. Ночью же увидеть врага в небе гораздо труднее. Правда, мы научились ночь превращать в день и умеем прожекторами[31] освещать пространство на большие расстояния. Но луч прожектора узок, поэтому разыскивать маленький самолет в беспредельном небе очень трудно. Невидим бывает воздушный корабль и днем в тех случаях, когда он летит над облаками.
Вот тут-то на помощь опять приходит звук. Шум моторов и в особенности звук, вызванный вращением пропеллера, бывает слышен на несколько километров. А по звуку, оказывается, можно довольно точно определить не только направление, но иногда даже и местонахождение воздушного корабля.
Приборы для осуществления этого бывают двух основных типов: 1) основанные на восприятии звуков двумя ушами и 2) действующие по принципу вогнутых зеркал.
Каждый человек и почти все животные имеют два уха. Это не только усиливает ощущения звука, но и позволяет судить о направлении, откуда звук исходит.
Стоит повернуться правым ухом к источнику звука (на открытом воздухе) — и тотчас заметишь, что левое ухо слышит этот звук много слабее. Лошадь поэтому «прядет» ушами, слыша незнакомый звук. Все другие животные или поворачиваются сами в сторону звука или поворачивают ушные раковины. Люди также инстинктивно определяют направление на источник звука по силе восприятия его каждым ухом. Однако без приборов мы вообще не очень точно определяем направление на звук, а если звуки слабые, то и вовсе не разберемся, откуда они исходят. Поэтому для определения направления на летящий аэроплан устраивают ряд больших рупоров на особой подставке (рис. 25).
Рис. 25. Звукоулавливатель рупорный. Левый слухач определяет направление по высоте, правый — боковое.
Часть рупоров трубками соединяют с правым ухом наблюдателя, а другую часть с левым ухом того же наблюдателя. Благодаря рупорам звук слышен яснее, а большое расстояние между рупорами позволяет точнее определять направление. Вся установка легко вращается как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем углы поворотов измеряются по особым лимбам. Для большей точности на один прибор ставят двух слухачей, из которых один слушает пару горизонтальных, а другой— пару вертикальных рупоров. Для еще большего усиления звуков в рупоры вставляют микрофоны[32].
Иногда вовсе обходятся без рупоров, устанавливая одни лишь чувствительные микрофоны (рис. 26).
Рис. 26. Звукоулавливатель микрофонный (телеситометр). Левый слухач определяет направление по высоте, правый — боковое.
Но принцип и тут остается тот же: направление определяют по слышимости звука двумя ушами.
Звуки отражаются, как всякие волны. Отражением звуков объясняется знакомое всем эхо. На явлении отражения звуков основано устройство всех рупоров.
Пользуясь этим же отражением звуков, можно собрать звуковые волны в одну точку большим вогнутым зеркалом (зеркало здесь не стеклянное, а чаще металлическое). Известно, что у вогнутого зеркала есть особая точка — фокус, где собираются все отраженные от него параллельные оси зеркала волны (лучи света, волны звука, «тепловые» лучи). Поэтому, если в фокусе зеркала поместить приемник звука (обычно, микрофон), то сильный звук услышим лишь при направлении оси зеркала на источник. Вращая зеркало, добиваются лучшей слышимости звука и тем самым определяют направление на него (рис. 27).
Рис. 27. Звукоулавливатель зеркальный. Лучшая слышимость получается лишь в одном положении микрофона и зеркала, когда ось зеркала направлена на источник звука.
Во всех этих случаях направление по звуку определяется с ошибкой не более чем в 1°, т. е. с большой точностью.
Вблизи таких звукоулавливателей стоят прожекторы, направляемые по указанию слухачей или автоматически, с помощью электричества. Поэтому через несколько секунд воздушный враг бывает обычно обнаружен, и при свете прожекторов его немедленно обстреливают.
Глава IV. КОГДА ГЛАЗА НЕ МОГУТ СПРАВИТЬСЯ С ЗАДАЧЕЙ
Игра с «зайчиком»
Каждому, наверное, приходилось в солнечный день немного пошалить с зеркалом. Поставишь зеркало на пути солнечных лучей, чуть двигаешь им, и «зайчик» (светлое пятно) весело бегает по стенам и по потолку. А то возьмешь, да неожиданно в глаза товарищей направишь «зайчика». Он вздрогнет и мигом закроет глаза, ослепленный светом.
Но разве думал кто, играя с «зайчиком», что и на войне играют подобно этому, пуская «зайчика» в глаза своих товарищей! Занимаются этим, конечно, не ради шутки, а в тех немногих, правда, случаях, когда иначе не удается установить связь с соседними войсками или со своей частью, расположенной не очень далеко, но и не близко (километров на 5—10). Особенно важно это средство связи в горах, где телефон провести трудно, верхом ехать долго, мотоцикл вовсе не проедет и вообще наладить связь затруднительно.
Прибор для передачи сигналов солнцем — гелиограф[33] очень прост (рис. 28).
Рис. 28. Гелиограф: 1) зеркало для посылки сигналов; 2) зеркало для направления луча, когда солнце сзади поста; 3) ключ с пружиной для сигнализации.
Он состоит из двух плоских круглых зеркал на шарнирах, укрепленных на особой треноге.
Второе зеркало нужно в тех случаях, когда солнце сзади поста: оно направляет лучи на первое зеркало, которое уже посылает «зайчика» в глаз наблюдателя. Если же солнце перед постом, можно обойтись одним зеркалом. Чтобы удобнее передавать сигналы, зеркало гелиографа имеет сзади ключ с пружиной. Нажимом ключа наводят отраженный луч в нужном направлении, что заранее подгоняют, вращая зеркало на треноге. Когда же пружина возвращает зеркало в исходное положение, луч уходит из поля зрения наблюдателя другого поста.
Нажимая ключ коротко (точка) или длинно (тире), передают любые буквы и цифры азбукой Морзе. У наблюдателя на другом посту то виден короткий «зайчик», то длинный, то вовсе нет его. Зная азбуку Морзе, он без труда читает передачу.
Но чем же это лучше глаз? Ведь, можно было бы просто махать руками или флажками? А на другом посту смотрели бы и видели сигналы. Вот в том-то и дело, что глаз наш ясно видит человека не дальше 1 200 метров, и даже в бинокль различить человека трудно более чем на 2–3 км. Солнечный же луч, ослепляющий нас вблизи, будет ясно виден на 5 и на 10 км, а в ясную погоду и до 30 км.
«Мигающий телеграф»
Есть и другой прибор для связи лучами света. Этот прибор не нуждается уже в помощи солнца и, значит, может действовать как днем, так и ночью. Называют его «светосигнальной лампой» (рис. 29).
Рис. 29. Светосигнальная лампа «Люкас».
Раньше лампы были керосиновые или масляные, теперь же применяют электрические. Сзади лампы помещают рефлектор (вогнутое зеркало), а впереди фонарь (короб лампы) закрывают шарнирной крышкой. Открывая и закрывая крышку или зажигая на мгновение лампу, дают сигналы по азбуке Морзе. Благодаря вогнутому зеркалу свет лампы виден на далекое расстояние (до 18 км). Обращение с лампой очень простое, а сама она может быть так мала, что легко прикрепляется даже к биноклю (рис. 30).
Светосигнальные лампы гораздо более употребительны, чем гелиограф, и их помощь бывает нужна войскам очень часто.
Рис. 30. Светосигнальная лампа на бинокле: 1) лампа; 2) бинокль; 3) провод от батареи к лампе; 4) батарея гальванических элементов.
Я вижу, а меня не видно
Как важно в бою быть невидимым, но самому видеть, понятно всякому. Невидимость — лучшая броня. Поэтому в окопах (в блиндажах) и на море (в подводных лодках) стремятся применить такой прибор, который дал бы эту возможность.
Общее название таких приборов — перископ, но сами приборы имеют иногда совершенно различное устройство.
Простейший окопный перископ может смастерить каждый. Нужно иметь лишь два куска плоского зеркала, куски кожи и деревянные бруски. Зеркала укрепляются в пазах деревянных брусков (рис. 31) с помощью малых клиньев.
Рис. 31. Окопный перископ. Части перископа: 1) зеркала; 2) бруски для зеркал с кожаными петлями (а); 3) клинья для закрепления брусков на палке; 4) клинья для закрепления зеркал. Слева — перископ в собранном виде.
К брускам прибиты кожаные полукольца, заполняемые большими клиньями. Если бруски одеть на палку или на винтовку (рис. 31), а зеркала расположить параллельно друг другу зеркальной поверхностью внутрь, то в нижнее зеркало увидим все, то находится перед верхним. Благодаря этому можно, укрывшись в окопе, наблюдать за противником.
В блиндаже такой перископ (рис. 32) устраивают в особой деревянной трубе, в которой зеркала укреплены на шарнирах, благодаря чему могут перемещаться.
Рис. 32. Перископ в блиндаже.
В подводных лодках перископы, кроме зеркал, имеют еще и линзы (чечевицы), как в зрительных трубах.
Зеркала там обычно заменяют стеклянными призмами, отражающими лучи, подобно зеркалам (рис. 33).
Рис. 33. Перископ подводной лодки: 1) призмы-отражатели, заменяющие плоские зеркала; 2) оптические стекла, составляющие земную зрительную трубу.