Но далеко не всегда надо „напрягать слух“. На концертах современных рок-ансамблей это совсем излишне. Даже, наоборот, хочется закрыть уши, спрятаться от чрезмерно громких звуков. И тут снова приходят на выручку мышцы: они сильно-сильно сокращаются, и косточки перестают колебаться совсем. Сработала защитная реакция, наступил блок.
Для чего же нужна столь сложная система? Для усиления звуков. Звуковая волна, пройдя систему среднего уха, многократно усиливается. Усиливается она за счет двух законов механики — закона разницы площадей и закона рычага.
Закон разницы площадей гласит: с уменьшением площади усиливается давление на эту площадь. Представьте себе: лето, по горячему асфальту рядом идут мужчина и женщина. Вес мужчины намного превышает вес женщины, но его туфли-платформы не оставляют следов на расплавленном асфальте. А вот каблучки-шпильки женщины глубоко проваливаются в асфальт. Площадь шпилек намного меньше площади подошвы-платформы, отсюда и результат, наглядно подтверждающий закон разницы площадей. Площадь барабанной перепонки превышает площадь овального окна примерно в 20 раз. Следовательно, по закону разницы площадей, звук при прохождении через систему косточек среднего уха усиливается также в 20 раз.
И молоточек и наковальня со своими отростками являются своеобразными рычагами. По закону рычага, во сколько раз одно плечо рычага больше другого, во столько раз происходит выигрыш в силе. По закону рычага, происходит выигрыш в силе в два раза. В целом при прохождении через среднее ухо звук усиливается в 40 раз.
Вторая функция системы среднего уха — защитная. Для доказательства этого проводился следующий опыт. В клетку помещали двух белых мышей. Одна бегала по клетке, другая спала, усыпленная эфиром. Над клеткой производили выстрел из стартового пистолета. Затем мышей забивали и изучали препараты их внутреннего уха. У мыши, которая бегала по клетке, не обнаружили никаких изменений. Это закономерно: мышцы среднего уха сократились, и система косточек не пропустила во внутреннее ухо чрезмерно сильных звуковых колебаний. А вот у мыши, усыпленной эфиром, механизм защиты не сработал, звуковые колебания стартового пистолета, вследствие перечисленных механических законов, выросли в 40 раз и достигли чрезвычайной силы, которая полностью разрушила структуры внутреннего уха.
Может быть, аналогичный случай произошел и со спящим кузнецом? Нет. Эфирный наркоз принципиально отличается от нормального физиологического сна. Мышечные механизмы защиты при нормальном сне продолжают функционировать. (Если спящего человека ущипнуть за ногу, он ее отдернет, как бы крепко ни спал.)
Помимо воздушного звукопроведения, также существует костное: звуковая волна идет через костные балки затылочной, теменной или височной кости, передается непосредственно на лабиринт, минуя систему среднего уха, и на его звуковоспринимающие рецепторы.
Но дело в том, что мы практически не пользуемся костным звукопроведением. Можно привести лишь отдельные примеры применения звукопроведения по кости. Так, Бетховен, когда стал терять слух (на начальных этапах его болезни преимущественно страдала система воздушного звукопроведения), брал в зубы палочку, плотно прижимал ее к деке рояля и только так слышал музыку. При этом звуковые колебания передавались на верхнюю челюсть, скуловую и височную кость и на лабиринт.
В последнее время мы стали использовать систему костного звукопроведения в быту. Костные телефоны, спрятанные за ухо, могут быть использованы как средство связи в армии (танковые войска, авиация) вместо применявшихся ранее традиционных наушников. При этом можно свободно разговаривать с товарищами по экипажу и в то же время получать команды по костным телефонам.
Для слабослышащих людей отечественная промышленность выпускает слухоулучшающие аппараты, вмонтированные в дужки очков. Такой человек может сказать: „Извините, я надену очки, а то плохо слышу“ — и эта фраза не будет шуткой.
В детективных романах встречаются радиопередатчики, спрятанные в пломбе зуба. Хотя таких технических новинок пока не существует, но в принципе вполне возможно передавать информацию по системе костной проводимости через верхнюю челюсть, а не через слуховой проход.
Но все это появилось только в последние годы. Природой не предусмотрена передача звуковых колебаний через кость, а значит, не предусмотрена и система защиты.
Вот мы и подошли к объяснению вопроса, заданного в начале главки; почему оглох молотобоец? Звуковые колебания от сильного удара молотка передались по железной станине кузнечного пресса на затылочную и височную кости спящего человека, непосредственно на лабиринт, и вследствие акустической травмы погибли звуковоспринимающие клетки.
Надев ласты и маску, вы плывете по ласковым волнам Черного моря… Мелькнул косяк серебристой кефали, сверкнула на солнце всеми цветами радуги сказочная рыбка-султанка, бочком-бочком попятился по дну краб, устрашающе подняв клешни. „Врешь, не напугаешь! Сейчас мы тебя схватим“, — думаете вы и, набрав воздух, ныряете за уползающим крабом. Вот-вот, еще чуть-чуть, сейчас вы его настигнете, но тут в ушах появляется страшная давящая боль, и вы пулей выскакиваете на поверхность. Что же случилось? Давление в барабанной полости постоянно выравнивается с наружным атмосферным давлением с помощью специального приспособления, названного евстахиевой трубой. Такое название эта труба, соединяющая среднее ухо и носоглотку, получила в честь впервые описавшего ее средневекового анатома Бартоломео Евстахия (1510…1574). Если по каким-либо причинам проходимость трубы нарушится, кислород из замкнутой барабанной полости всосется в кровь, давление понизится, и барабанная перепонка окажется вогнутой под влиянием атмосферного давления. (Вот тут-то человек действительно начинает ощущать давление „атмосферного столба в 214 кило“, о котором говорил Остап Бендер: „Вы знаете, Зося… на каждого человека, даже партийного, давит атмосферный столб весом в двести четырнадцать кило. Вы этого не замечали?“) Больного беспокоит ощущение давления на уши, боли в ухе. Такое состояние бывает, например, при насморке.
В норме евстахиева труба находится в спавшемся состоянии и открывается только при натягивании мышц мягкого нёба, например, при глотке или зевании. При взлете самолета начинает быстро меняться атмосферное давление. Чтобы так же быстро выравнять давление в барабанной полости, пассажирам рекомендуют сосать леденцы. При частых глотательных движениях сокращаются мышцы мягкого нёба, открывается устье евстахиевой трубы, среднее ухо получает сообщение с внешней средой.
В документальных фильмах о войне мы видим, как артиллеристы при выстреле из орудия широко открывают рот. Это делается для того, чтобы взрывная волна, ударяющая в барабанную перепонку, уравновешивалась бы аналогичной волной, поступающей в среднее ухо через рот, носоглотку и евстахиеву трубу.
Проходимость евстахиевой трубы нарушается при различных заболеваниях полости носа и носоглотки, приводящих к ее отеку, воспалению или механическому закрытию.
Для восстановления проходимости евстахиевой трубы австрийский оториноларинголог Адам Политцер (1835…1920) предложил оригинальный способ, которым пользуются в поликлиниках до настоящего времени. К резиновой груше присоединяют трубочку с пластмассовой оливой на конце, которую вставляют в нос. Просят больного сказать слово „пароход“. Известно, что звук „ха“ получается тогда, когда мягкое нёбо плотно закрывает носоглотку. Вот в этот-то момент нажимают на грушу, и воздух с силой устремляется в евстахиеву трубу.
При более легких степенях нарушения проходимости евстахиевой грубы можно произвести продувание самостоятельно. Попробуйте зажать двумя пальцами нос и сглотнуть слюну. Вы почувствуете, как у вас заложило уши, то есть воздух через раскрывшуюся евстахиеву трубу попал в среднее ухо. Через 1…2 минуты ощущение заложенности исчезнет. Эта процедура называется опытом Джозефа Тойнби. Ею иногда пользуются водолазы и аквалангисты, чтобы быстрее выровнять давление в барабанной полости при погружении на глубину.
Человек может опускаться под воду на глубину до 40 метров в легком водолазном костюме без всяких неприятных ощущений со стороны среднего уха — таковы компенсаторные возможности евстахиевой трубы по выравниванию давления.
И в то же время возможен разрыв барабанной перепонки даже при нырянии на 2…3 метра. Так случается обычно с теми, у кого нарушена проходимость евстахиевой трубы и кто слишком быстро старается идти на погружение.
Вы же, познакомившись с физиологией евстахиевой трубы и воспользовавшись опытом Тойнби, сможете нырнуть на дно и поймать убегающего краба.
