Так же различны и волны в воздухе. Струна, совершающая малое число колебаний в секунду, вызывает в воздухе волны большей длины, чем струна, совершающая частые колебания. От частоты колебаний зависит высота звука: чем больше число колебаний в секунду, тем выше — «тоньше» — звук.

Не все волны, существующие в воздухе, наше ухо воспринимает как звук. Струна, совершающая 30 колебаний в секунду, вызывает в воздухе волны длиной около 11 метров. Это «нижний» предел колебаний воздуха, который человеческое ухо улавливает как звук. Меньшее число колебаний воздуха ухо, как правило, уже не слышит. Существует также верхний предел звуковых колебаний.

Самое большое число колебаний в секунду, которое человеческое ухо воспринимает как звук, не одинаково для различных людей. Некоторые хорошо слышат звук, состоящий из 16 тысяч колебаний в секунду, что соответствует волнам длиной около 21 мм. Но у большинства людей пределом является примерно 10–12 тысяч колебаний в секунду.

Фонограф первое время имел во всех странах огромный успех. Его показывали в театрах и цирках как чудо. Лишь значительно позднее фонографы появились у отдельных граждан.

У этих аппаратов металлический валик с оловянным листом был заменён валиком из воска. Такой валик был много удобнее. После прослушивания записанного можно было соскабливать восковую поверхность валика и записывать на ней новые звуки. Обладатель фонографа мог сам «наговорить или напеть», что ему вздумается, а затем слушать собственный голос.

Появились в продаже и «напетые» валики. На них уже было записано выступление какого-либо знаменитого певца или рассказчика.

Скоро, однако, у фонографа появился соперник — «граммофон».

Чем же отличается граммофон от фонографа?

Прежде всего у граммофона отсутствует цилиндрический валик. Он заменён плоским и круглым диском. На граммофонном диске, так же как и на валике фонографа, имеется звуковая бороздка. Но выглядит она иначе.

У фонографа, как вы помните, глубина бороздки неодинакова; в ней расположены гребни и впадины звуковых волн. У граммофона же, наоборот, бороздка везде одинакова по глубине. Зато она извивается, как змея, и таким образом на ней запечатлеваются звуковые волны (рис. 3).

Рис. 3. Вид звуковой бороздки: I — у фонографа; II — у граммофона.

Граммофонный диск удобнее в хранении. Диски, сложенные, как блины, занимают очень мало места.

Но дело не только в удобстве хранения. Покупатели всё больше и больше интересовались «наговорёнными» валиками. А размножать такие валики было очень сложно. И в продажу поступало лишь столько валиков с напетой песней, сколько раз пел её певец на фабрике.

Куда проще обстояло дело с диском. Его можно было штамповать на обыкновенных прессах из специальной массы. Нужно было только иметь прочную металлическую форму — матрицу с отпечатком на ней звуковых извилин.

Возможность дешёвого производства пластинок закрепила окончательную победу граммофона. Неважно, что граммофон не годится для записи звука. Потребители стали рассматривать его как музыкальный ящик.

«Граммофон поёт, говорит, смеётся, исполняет оркестровый ансамбль, играет соло на разных инструментах… Граммофон поёт хором…», — так говорилось в одной из первых реклам о граммофоне.

Рис. 4. Внешний вид первого граммофона.

Как же устроена фабрика, где записывают звук? В каких условиях работают люди, голоса которых продают на пластинках?

Совершим экскурсию на одну из таких первых фабрик.

Мы входим в комнату очень странного вида. Она не прямоугольная и сужается к одному концу. На что похожа эта комната?

Да ведь это рупор! Действительно, мы зашли внутрь огромного, горизонтально расположенного рупора. Но как здесь тесно. Плотно прижавшись друг к другу, в три этажа, сидят музыканты. В комнате душно. Прислонившись к стене, стоит дирижёр. Все трубы музыкантов направлены к сужающейся части комнаты-рупора.

Странные музыкальные инструменты находятся тут. Вот мы видим как будто бы скрипку. Но к ней почему-то прикреплён маленький рупор. Певец тоже вооружён рупором, который он держит у рта.

Что же находится в узкой части комнаты-рупора, куда всеми возможными усилиями собирается и направляется звук? Сужение постепенно переходит в трубу, которая направляется в соседнюю комнату. Там расположен звукозаписывающий механизм.

Устройство его не сложно. Вот уже знакомая нам круглая пластинка — мембрана. Именно к ней подошла труба — звукопровод.

И сложная комната в виде рупора, и скученность оркестра — всё это сделано для того, чтобы не рассеять мощность звука. Звук нужно собрать весь без остатка, направить его в одно место. Он должен как можно сильнее заставить колебаться мембрану. Ведь чем с большей силой колеблется мембрана, тем с большим размахом прикреплённый к ней резец будет вырезать звуковую извилину на восковом диске. Значит, звук запишется громко. Громче будет звучать и будущая пластинка.

По окончании записи диск переносится в другое отделение фабрики. Здесь электрическим способом — гальванопластикой, изобретённой в 1838 году русским учёным Якоби, восковой диск покрывается с одной стороны— именно там, где находится звуковая извилина, — тонким слоем красной меди. Получившаяся таким образом медная пластинка легко снимается с воска. На ней до самых мельчайших подробностей отпечатан след звуковой извилины.

Медная пластинка поступает в следующий цех. Это — прессовое отделение. Здесь с помощью пресса между двумя медными пластинками сжимается специальная нагретая масса, мягкая, как воск. Когда она остывает, получается хорошо всем известная чёрная граммофонная пластинка.

Современные фабрики звука выглядят иначе. Многое изменилось в настоящее время в технике записи звука. Уже не нужно оркестру тесниться в комнате-рупоре. Специальные приборы — микрофоны и электрические усилители — позволяют записывать самый слабый звук (об этом мы расскажем подробно дальше). Но техника размножения пластинок осталась почти без изменения.

Следует коротко рассказать и о материале, из которого изготовляются пластинки.

Долгое время одно вещество казалось совершенно незаменимым для изготовления граммофонных пластинок. Это вещество называется шеллак.

Где и как добывается шеллак? Какими особенными качествами он обладает?

Крохотные насекомые густо облепляют листья некоторых растений, растущих в далёкой Индии.

Шеллак выделяется этими насекомыми подобно тому, как у шелковичных червей выделяется шёлк.

По некоторым свойствам шеллак напоминает обыкновенную канифоль. Он также размягчается и плавится при сравнительно низкой температуре. Он жёлтого цвета и ломок. Но одно свойство резко отличает его от канифоли. Шеллак выдерживает огромные давления при сжатии. Это свойство шеллака и является самым ценным для граммофонной пластинки.

Ведь звуковая бороздка пластинки при проигрывании выдерживает огромную нагрузку: кончик граммофонной иглы давит на звуковую канавку с силой около… тонны на один квадратный сантиметр!.. Это объясняется тем, что весь вес граммофонной мембраны целиком ложится на остриё иглы, а остриё иглы — на крохотную поверхность. Обод паровозного колеса давит на поверхность рельса с меньшей силой.

Кроме того, стальная граммофонная игла легко скользит по шеллаку. А это необходимо для получения чистого звука.

Долгое время без шеллака нельзя было производить пластинки. Только в самое последнее время, после больших трудов, удалось, наконец, найти несколько заменителей шеллака.

Перед Великой Отечественной войной советские учёные разработали новый способ производства сложного химического вещества — винилита. По внешности он мало походил на шеллак. Но применённый в производстве пластинок, винилит показал, что он не только вполне заменяет шеллак, но даже превосходит его по качеству. Пластинки, изготовленные с применением винилита, меньше шумят при проигрывании и более долговечны.