Психология

Шум вокруг нас.

Считается, что городские жители давно свыклись с высоким уровнем шума. Но не стоит забывать, что шум нарушает психологический комфорт человека, плохо влияет на состояние вегетативной нервной системы, а иногда поражает и слуховой аппарат, вызывая тугоухость. Откуда берется техногенный шум, каковы его характеристики, в чем заключаются основные принципы и современные методы защиты от него, как обеспечить тишину в собственной квартире? Эта статья ответит и на другие вопросы, волнующие многих читателей.

Что такое шум? Это не несущий полезной информации или случайный звук, мешающий окружающим либо причиняющий им значитель ные неудобства. Один и тот же звук, в зависимости от ситуации, может оказаться как шумом, так и информационным сигналом или даже волшебной музыкой. Внезапно сработавшая ночью автомобильная сигнализация для владельца - полезная информация, но для остальных - шум, а громкий радостный детский смех звучит музыкой для родителей, но не для живущих по соседству.

Техногенный шум стал опасен для здоровья только в ХХ веке. Но и в старое доброе время, до наступления эры технического прогресса, жизнь человеческого сообщества тишиной не отличалась. Даже в Древнем Риме жители жаловались, что уличный шум не дает им спать по ночам, и Юлий Цезарь в 50 году до н. э. запретил движение экипажей по ночному городу. Королева Англии Елизавета I (1533-1603), заботясь о ночном покое своих подданных, запретила скандалы и громкие семейные ссоры после десяти часов вечера. В те счастливые времена супружеский разлад был чуть ли не единственным источником шума!

Когда говорят об уровне шума, обычно имеют в виду его интенсивность, которая определяется как поток энергии, приходящейся на единицу площади поверхности (например, ватт на квадратный метр, Вт/м2). Однако интенсивность обычных шумов в этих единицах выражать довольно трудно. Дело в том, что ухо - уникальный аппарат, созданный природой, - улавливает звуки с разницей интенсивности в 10 триллионов раз. Оперировать числами, лежащими в таком широком диапазоне, крайне неудобно. Для характеристики уровня шума приняли логарифмическую шкалу величин, поскольку по ней изменение интенсивности шума на одну единицу в действительности означает изменение в 10 раз. Логарифмическую единицу интенсивности звука назвали "бел" (Б) в честь изобретателя телефона Александра Грейама Белла (1847-1922). На практике оказалось удобнее пользоваться десятыми долями бела - децибелами (дБ). Заметим, что децибел - величина относительная: за 0 дБ принято значение 10^-12 Вт/м2. Это порог слышимости, с которого человеческое ухо начинает воспринимать звук. Предельный же уровень интенсивности шума, вызывающий болевые ощущения, равен 130 дБ, или 10 Вт/м2 (таков шум реактивного самолета на испытательном стенде на расстоянии 50 м). Изменение уровня интенсивности шума на 3 дБ соответствует изменению интенсивности звука в 2 раза, на 6 дБ - примерно в 4 раза и т. д. В децибелах также измеряют звуковое давление, которое определяется как сила, приходящаяся на единицу поверхности (ньютон на квадратный метр, Н/м2). В этом случае за 0 дБ принимается величина 2x10^-5 Н/м2.

Другая характеристика шума - число звуковых колебаний в одну секунду, или частота звука, измеряемая в герцах. Один герц (1 Гц) равен одному колебанию в секунду. Нота "ля" первой октавы соответствует частоте 440 Гц. Ухо человека в молодом возрасте воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц. Инфразвуковые колебания, то есть колебания с частотами ниже 20 Гц, человек не слышит, но ощущает. С возрастом верхняя граница восприятия звука уменьшается и к тридцати годам составляет 15 000-17 000 Гц.

Наше ухо по-разному воспринимает звуки, имеющие одинаковый уровень интенсивности, но разную частоту: звуки с низкой и высокой частотой кажутся тише, чем среднечастотные той же интенсивности. Из-за этого при измерении уровня шума неравномерную чувствительность человеческого уха к звукам разных частот приходится модулировать с помощью специальных частотных фильтров, измеряя так называемый взвешенный уровень звука. Полученная в результате измерений величина имеет размерность дБА. Здесь буква А означает, что взвешенный уровень звука получен с использованием частотного фильтра типа А.

Шумы окружают человека повсюду. Рано утром звон будильника громкостью 55-80 дБА поднимает с постели. Электробритва гудит с громкостью 70-90 дБА, а кофемолка - около 70 дБА. За завтраком вы слушаете по радио музыку - это 50-70 дБА, шум транспорта на улице достигает 70-80 дБА. А на производстве интенсивность шума доходит до 80-90 дБА и выше. Вечером вы, возможно, зайдете в кафе, чтобы "отдохнуть" под 80 дБА "живого звука", или посидите дома у телевизора с громкостью 60-70 дБА. И, наконец, под тихое, всего лишь в 25-35 дБА, тиканье будильника вы засыпаете. Кстати, в соответствии с московскими городскими санитарными нормами шум в квартире с 7 утра до 11 вечера не должен превышать 40 дБА, а с 11 часов вечера до 7 часов утра - 30 дБА.

Миллионы людей круглые сутки подвергаются воздействию шума. Но то, что шум вреден для здоровья, стало понятно не так давно. Задолго до наступления тугоухости у человека нарушается работа вегетативной нервной и сердечно-сосудистой систем, обменные процессы, у мужчин снижается потенция. Даже обычный шум транспорта, проникающий в квартиру из окна, приводит к нарушениям сна и, как следствие, к развитию неврозов. У многих во время поездки в метро возникает чувство нервного напряжения, беспокойство, ухудшается общее самочувствие. Но немногие знают, что причина невроза кроется в инфразвуке, который присутствует в шуме метро.

Замечено, что мешающее действие шума растет с увеличением громкости, но зависит от настроения человека и от конкретной ситуации. Например, едва слышимый звук (тиканье часов, жужжание мухи, капанье воды из крана) может раздражать, а грохот духового оркестра - доставлять удовольствие. Чем резче переход от тишины к шуму, тем неприятнее кажется звук. Мешающее действие шума связано и с информацией, которую он несет: так, заснувшая мать может не отреагировать на раскаты грома за окном, но тихий, еле слышный плач ребенка разбудит ее мгновенно.

Вероятно, расстройство сна - самый серьезный ущерб здоровью человека от шума. Порог слухового восприятия у спящего на 10-14 дБ ниже, чем у бодрствующего человека. Однако немонотонный шум с большими скачками громкости, например шум, возникающий при преодолении реактивным самолетом звукового барьера, звук проезжающих машин, гул в водопроводных трубах, а также шумы, несущие информацию (громкий разговор или радио), могут сделать сон поверхностным или разбудить спящего. Особенно мешают внезапные кратковременные шумы, например хлопанье дверей, выстрелы, лай собак и так далее, уровень которых превышает шумовой фон более чем на 10-15 дБ.

Пожилых легче разбудить или перевести в состояние менее глубокого сна, чем детей или людей среднего возраста: шум, который будит лишь 5% детей 7-8-летнего возраста, вызывает полное пробуждение 70% людей в возрасте 69-72 лет. Разбуженный человек преклонного возраста засыпает вновь труднее, чем человек средних лет или ребенок. Женщины просыпаются легче, чем мужчины. Нарушения сна начинаются уже при шуме громкостью 25 дБА. При уровне шума более 40 дБА 10% людей просыпаются, а при 50 дБА у 50% сон прерывается. Шум громкостью 70 дБА и более будит всех спящих.

Находясь на улице или на рабочем месте, мы не замечаем шумы более громкие, чем дома, где, согласно исследованиям, человеку не мешает шум громкостью около 40-45 дБА днем и 35 дБА ночью.

Слух человека обладает замечательной адаптационной способностью: при воздействии громкого шума порог слышимости повышается. Поэтому после пребывания в шумном месте вы некоторое время не слышите тихих звуков, затем острота слуха восстанавливается. Но если шумовые воздействия повторяются, то период частичной глухоты удлиняется, а затем слух перестает восстанавливаться совсем. В результате человек теряет способность слышать тихие звуки - наступает тугоухость. Опасность глухоты возникает в том случае, если на человека много лет в течение рабочего дня действует шум со средним уровнем выше 85 дБА. Согласно оценкам, примерно 10-15% людей, работающих в промышленности, подвергаются шуму с уровнем выше 90 дБА, а 15-20% - выше 85 дБА. Больше всего страдают от шума люди, работающие в черной и цветной металлургии, в текстильной промышленности и подземном строительстве. Здесь нередки шумы интенсивностью выше 100 дБА.

Тугоухость легко "заработать" во время занятий стрелковым спортом, на автогонках. Молодежь сильно рискует получить ее на концертах, где мощность акустических систем составляет десятки киловатт. Вблизи стадионов отмечается уровень шума 60-70 дБА, у пляжей - 72-78 дБА, на трассе мотоциклетных гонок и автогонок - выше 120 дБА.

К сожалению, в нашей стране к вопросам обеспечения нормальной акустической среды никогда не относились серьезно. Между тем с городским и производственным шумом можно и нужно бороться. В развитых западных странах к проблеме снижения шума в городах подходят куда более строго: для градостроителей предусмотрены жесткие нормативы уровня шума. В 1981 году в Амстердаме городские власти пошли на затрату 7 млн гульденов, чтобы снизить шум вдоль одной из магистралей города на 7 дБ. В последние годы и в России (в основном в Москве и Московской области) стали уделять внимание защите от транспортного шума. В качестве примера можно привести шумозащитные экраны третьего транспортного кольца и ряда магистралей федерального значения.

Чтобы разобраться в способах снижения шума, обратимся к основам акустики. Распространяясь от источника, звуковые волны либо прямо попадают на слуховой орган человека, либо, например, встречая на своем пути преграду, возбуждают в ней механические колебания. Те в свою очередь снова возбуждают звуковые волны, которые, в конце концов, воздействуют на человеческое ухо. Защита человека от шума может быть осуществлена тремя основными способами. Во-первых, путем создания преград на пути распространения шума (звукоизоляция). Во-вторых, ослаблением звуковых волн по пути распространения (звукопоглощение). И, наконец, применением индивидуальных средств защиты.

Рассмотрим наиболее распространенный способ уменьшения шума - звукоизоляцию. В диапазоне средних частот величина звукоизоляции определяется так называемым законом массы: чем тяжелее конструкция (стена, потолок, окно, дверь), тем эффективнее она задерживает звук и тем меньше звука проходит дальше. Увеличивая плотность стены в два раза, мы повышаем звукоизоляцию примерно вдвое (то есть уровень шума уменьшается на 6 дБ). Именно поэтому не стоит доверять рекламной информации про обои, обеспечивающие эффективную звукоизоляцию. Звукоизоляция окон определяется в основном весом стекол, конструкцией рамы и расстоянием между стеклами: увеличение зазора между ними приводит к увеличению звукоизоляции, особенно в области низких частот. В современных пластиковых окнах высокая звукоизоляция достигается благодаря большому весу стеклопакета (70 кг и более) и хорошему уплотнению рамы.

Шум проникает в дверные зазоры, щели в окнах, незаделанные стыки в стенах. Порой небольшая щель сводит на нет дорогостоящие затраты на создание звукоизолирующей перегородки. Так, например, щель шириной всего 2 мм по периметру двери площадью 4 м2 повышает уровень шума в квартире на 15 дБ, то есть уменьшает звукоизоляцию почти в 5 раз.

Если вас беспокоит уличный шум, в первую очередь следует обратить внимание на окна, которые обладают меньшей звукоизоляцией по сравнению со стенами дома. Если же шум проникает в ваш дом из квартиры соседей, то, возможно, между стеновыми панелями и полом есть зазоры. Увеличить существенно звукоизоляцию самих стен практически невозможно, так как для этого необходимо вдвое увеличить вес стены. То же относится к междуэтажным перекрытиям. Ослабить шум от топота ног над головой можно, только попросив соседей надеть мягкие тапочки либо убедив их постелить ковер.

Снизить уровень шума можно с помощью звукопоглощающих материалов, которые уменьшают интенсивность звуковых волн, отраженных от стен, потолка и других поверхностей помещения. В современных зданиях потолок, как правило, облицован, а стены покрыты плитками с мелкими дырочками или волокнистой поверхностью. Это - звукопоглощающие покрытия. Звуковая энергия переходит в них в тепловую за счет трения частиц воздуха в микропорах звукопоглощающего покрытия. Обычно такие покрытия имеют небольшой вес и не могут быть использованы в качестве звукоизоляционного материала.

Использование звукоизолирующих преград не приводит к уменьшению энергии шума, как в случае звукопоглощающих покрытий, а просто перераспределяет ее: энергия накапливается перед преградой. Поэтому для достижения максимального эффекта звукоизолирующие преграды обязательно дополняют звукопоглощающими покрытиями. Один из известных советских акустиков Б. Д. Тартаковский образно сравнил акустическую энергию с неприятелем, который преодолевает полосу заграждений. Если "врага" не уничтожить, то рано или поздно он преодолеет все преграды. Звукопоглощающее покрытие как раз и "уничтожает" энергию шума, "застрявшую" у звукоизолирующей преграды.

При использовании звукопоглощающих покрытий уровень шума изменяется мало, зато заметно меняются акустические характеристики помещения: уменьшается гулкость (реверберация), речь становится разборчивой, не искажается музыкальное восприятие. Именно поэтому звукопоглощающие покрытия широко применяют при строительстве концертных залов, студий звукозаписи и других помещений, к которым предъявляются определенные акустические требования. Использование звукопоглощающих покрытий требует акустического расчета, поскольку как недостаточное, так и избыточное звукопоглощение приводит к неприятным ощущениям. Например, в специальных измерительных камерах, где стены практически не отражают звука и непроницаемы для внешнего шума, можно услышать даже стук собственного сердца, но продолжительное пребывание в ней вызывает чувство угнетения.

Следует учитывать, что звук может передаваться не только по воздуху, но и по конструкциям: стенам, трубам, перекрытиям. В них акустическая энергия распространяется в виде упругих колебаний (вибраций). В большинстве случаев возникновение шума происходит из-за преобразования энергии вибраций в звуковую энергию. Звук исходит от колеблющихся поверхностей машин, механизмов, перегородок и т. д. Очень хорошие источники звука - тонкостенные металлические поверхности, которые эффективно излучают звуковую энергию в окружающую среду в широком диапазоне частот.

Энергию упругих колебаний можно достаточно эффективно уменьшить с помощью так называемых вибропоглощающих покрытий. Возьмем две одинаковые по форме пластины, сделанные из металла и пластмассы, подвесим их на нити и ударим чем-нибудь твердым. В пластмассовой пластине колебания утихнут быстро, а металлическая будет "звенеть" еще некоторое время. В пластмассе акустическая энергия эффективно преобразовалась в тепловую. Для уменьшения излучения звука поверхности на нее наносят вибропоглощающее покрытие, в котором колебания затухают, как в пластмассовой пластине. Вибропоглощающее покрытие должно обладать большой жесткостью и высокими внутренними потерями акустической энергии. Чем больше жесткость покрытия, тем бoльшая часть энергии колебаний будет затрачена на его деформацию, а чем больше внутренние потери, тем больше энергии перейдет в тепло.

Вибропоглощающие покрытия широко применяются в автомобилестроении - для внутренней облицовки кузовов машин, в авиастроении - для нанесения на внутренние части фюзеляжей самолетов и т. д. Но не всегда использование того или иного вибропоглощающего покрытия дает положительный результат. Так, например, для снижения шума и вибрации отбойного молотка вибропоглощающее покрытие неэффективно.