Почему физкультурники шли не в ногу
1 мая 1953г. Московский телевизионный центр впервые передавал со стадиона «Динамо» парад по случаю начала спортивного сезона. Парад открылся маршем длинной колонны физкультурников с оркестром впереди.
Передающие телевизионные камеры были расположены высоко на трибунах, поэтому москвичи могли видеть на экранах своих телевизоров почти всю колонну одновременно. При этом внимание многих привлекло одно обстоятельство — физкультурники шли красивыми стройными шеренгами, но . . . не в ногу. Первые ряды держали шаг четко и правильно, но чем дальше, тем ритм все более нарушался и на расстоянии около полутораста метров от головы колонны ряды физкультурников делали шаг правой ногой тогда как их товарищи в передних рядах делали в это время шаг левой.
Этот бросавшийся в глаза разнобой объяснялся, конечно, не тем, что наши замечательные физкультурники не умеют держать ногу. Его причиной является… сравнительно малая скорость распространения звука в воздухе. Простой расчет подтвердит это.
Физкультурники шли до скоростью приблизительно 5 км в час. Длина шага в среднем равна 70 см, следовательно на 1 км приходится около 1 430 шагов. Расстояние в 1 км человек, идущий со скоростью 5 км/час, проходит за 12 мин. = 720 секунд, т. е. на один шаг приходится 720 / 1 430 = 0,5 секунды.
Скорость распространения звука в воздухе при температуре порядка + 15… +20°С составляет 340 ж в секунду, следовательно, за 0,5 секунды, т. е. за время одного шага, звук проходит 170 м. Звуки марша, определявшие ритм шага, будут достигать ряда, отстоящего от оркестра на расстояние 170 м, с запозданием как раз на время одного шага. Поэтому этот ряд, идя совершенно точно в соответствии с долетающими до него звуками оркестра, будет делать шаг правой ногой, в то время как первый ряд делает шаг левой ногой.
Промежуточные ряды будут запаздывать менее чем на шаг. Например, средний из этих промежуточных рядов, отстоящий на 85 м от оркестра (а также на 255, 425 метров и т. д.), будет запаздывать на полшага.
Если наблюдать длинную колонну, идущую с оркестром впереди и точно держащую ногу в соответствии со слышимым ритмом игры оркестра, то по движениям рук и ног идущих можно «видеть» распространение звуковой волны.
Сравнительной медленностью распространения звука в воздухе объясняется и тот, уже не раз отмечавшийся в литературе факт, что если бы радиослушатели, скажем, Владивостока, принимали по радио концерт, транслируемый из московского театра, то они фактически слышали бы его раньше сидящих в театре москвичей (мы, разумеется, не принимаем во внимание поясную разницу во времени). Действительно, радиоволны преодолевают расстояние в 10 000 км, разделяющее Москву и Владивосток, за 0,03 сек., а звук пролетит за этот промежуток времени всего лишь около 10 м. Зрители, сидящие в театральном зале дальше чем в 10 м от сцены (а таких в театре — большинство), услышат звуки со сцены позже владивостокских радиослушателей. Скорость распространения звука в воздухе зависит от температуры. При повышении температуры на 1°С скорость звука увеличивается примерно на 0,6 м в секунду.
Следует отметить, что так называемые взрывные волны, образующиеся при очень сильных сотрясениях воздуха, распространяются в несколько раз, а в некоторых случаях даже в десятки раз быстрее звука. Поэтому распространенный способ определения дальности удара молнии путем умножения числа секунд, прошедших между блеском молнии и донесшимися раскатами грома, на скорость распространения звука — неверен. Молния порождает не обычную звуковую волну, а взрывную, которая распространяется гораздо быстрее звуковой. Постепенно замедляя свое распространение, взрывная волна через некоторое время превращается в звуковую. Если после удара молнии мы слышим сильный трещащий звук, то это означает, что мы находимся в зоне взрывной волны. Типичные «раскаты грома» появляются лишь после превращения взрывной волны в звуковую.