Наше ухо - тончайший акустический прибор

Наше ухо - тончайший акустический прибор

Слух наделяет человека возможностью воспринимать звуки. Это один из способов взаимодействия с окружающим миром. Поэтому он очень важен для нас.

Большую часть информации мы получаем через орган слуха - ухо. Это естественный приёмник звуковых волн.

Как устроено ухо человека

Наше ухо - тончайший акустический прибор

В нашем органе слуха различают 3 отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода (слухового канала). Ушная раковина по форме напоминает половину ракушки. Это внешняя, видимая часть уха. Благодаря такой её форме, звук легко попадает в слуховой канал.

Наружное ухо от среднего отделяет барабанная перепонка. Основная часть среднего уха – небольшая полость размером примерно 1 см3. Она называется барабанной полостью и находится в височной части головы. В ней расположены 3 слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Рукоятка молоточка срослась с барабанной перепонкой, а его головка соединена с наковальней. В свою очередь, длинный конец наковальни соединён со стремечком. А стремечко упирается в перепонку, которая отделяет среднее ухо от внутреннего. Полость среднего уха сообщается с носоглоткой с помощью евстахиевой трубы.

Самым сложным из трёх отделов является внутреннее ухо. Оно представляет собой костный лабиринт. Внутри него находится перепончатый лабиринт, который состоит из преддверия, улитки и полукружных каналов. Со средним ухом внутреннее соединяется с помощью двух окошечек, овального и круглого, расположенных в преддверии. Овальное окошечко со стороны среднего уха закрыто основанием стремечка. Круглое окошечко отделено от среднего уха перепонкой-мембраной.

Если человек стоит, улитка находится во внутреннем ухе впереди, а полукружные каналы сзади. Между ними расположено преддверие.

Полукружных каналов в каждом ухе по три. Они расположены под прямыми углами друг к другу и имеют дугообразную форму.

Собственно органом слуха является улитка. Преддверие и полукружные каналы – это органы, отвечающие за равновесие и положение тела в пространстве (вестибулярный аппарат), позволяющие человеку точно ориентироваться в пространстве.

Как мы слышим

Наше ухо - тончайший акустический прибор

Что же такое слух? Это способность нашего организма принимать большой диапазон звуковых волн и преобразовывать их в электрические импульсы. Эти сигналы мгновенно посылаются в мозг и там обрабатываются.

Звуковые колебания улавливаются ушной раковиной и наружным слуховым проходом и направляются на барабанную перепонку. Они заставляют её колебаться. А колебания барабанной перепонки, в свою очередь, передаются молоточку, наковальне и стремечку, одновременно усиливаясь ими. Стремечко прикреплено к овальному окну преддверия внутреннего уха, а преддверие связано с улиткой, в перепончатом лабиринте которой расположено огромное количество мельчайших волосковых клеток, связанных с волокнами слухового нерва. Они вырабатывают электрохимические импульсы, которые через этот нерв передаются головному мозгу. Мозг принимает их и расшифровывает. И мы слышим звуки.

Порог слышимости

Наше ухо - тончайший акустический прибор

Ухо человека реагирует на частотный диапазон от 16 Гц до 20 кГц. Но с возрастом верхняя граница частоты понижается. Чем старше человек, тем хуже он воспринимает высокие частоты.

Наиболее чувствительно ухо к звукам частотой от 1000 до 3000 Гц. Это область частот разговорной речи. Звуковые колебания такой частоты воспринимаются даже при слабом звуке, когда уровень звукового давления очень мал.

Барабанная перепонка реагирует только на изменение звукового давления. А уровень давления звука принято измерять в децибелах (дБ). Порогом слышимости называют минимальное звуковое давление, при котором ухо человека может воспринимать звук определённой частоты. Он индивидуален для каждого человека. Зависит от возраста, состояния и др.

За нулевой уровень принимают давление звука 2·10−5 Па частотой 1 кГц. Считается, что он равен 0 дБ.

Верхний порог зависит от того, как долго мы слушаем звук определённой громкости. Самым благоприятным для уха является звук, уровень громкости которого лежит в пределах 45-50 дБ, что соответствует негромкому разговору. Кратковременные звуки с уровнем громкости от 80 дБ (шум работающего двигателя, музыка средней громкости) и до 120 дБ (уровень громкости реактивного двигателя самолёта, очень громкая музыка) ухо способно переносить без последствий. Но если их слушать длительное время, это может вызвать необратимое снижение слуха.

Уровень громкости в 140 дБ называют порогом болевого ощущения. При таком давлении наступает предел растяжимости барабанной перепонки. В ухе возникают боли. Превышение болевого порога приводит к акустической травме. Человек может полностью потерять слух.

Бинауральность слуха

Наше ухо - тончайший акустический прибор

Наш слух обладает одной особенностью, которая называется бинауральностью (наличие двух приёмников звука). Благодаря ей, человек может определять направление на источник звука.

Бинауральный эффект возникает, когда звук воспринимается двумя ушами. Слыша какой-нибудь звук, мы инстинктивно поворачиваем голову в сторону, откуда он идёт. Если мы стоим лицом по направлению к источнику звука, то звук одновременно достигнет обоих ушей. Но если мы поворачиваем голову в сторону, то звуковая волна доходит раньше до того уха, которое находится ближе к источнику звука. Фазы звуковых колебаний в ушах будут сдвинуты относительно друг друга. Не смотря на то, что разность во времени составляет всего лишь десятитысячные доли секунды, этой информации достаточно, чтобы наш мозг смог определить направлению к источнику звука.

Зачем уху евстахиева труба

Наше ухо - тончайший акустический прибор

Наверное, многие слышали, что во время взрыва или выстрела из пушки рекомендуется заранее открыть рот, чтобы давление на барабанную перепонку со стороны слухового прохода компенсировать таким же давлением из носоглотки. Если этого не сделать, барабанная перепонка просто разорвётся. А из носоглотки воздух попадает в барабанную полость с помощью евстахиевой трубы, которая их и соединяет. Таким же образом она выравнивает давление, когда мы совершаем глотательные движения, если у нас «закладывает» уши.