4.1. Проверка постоянства скорости звука в однородных средах
Проверка факта постоянства (или непостоянства) скорости Vфр в пределах конкретного объекта осуществлялась следующим образом.
Прозвучивая пластину насквозь, мы получаем значение скорости Vфр путем деления толщины пластины h на величину времени 
t, в течение которого звук проходит сквозь пластину. При этом величина Vфр является средним значением скорости распространения фронта по толщине h. В дальнейшем обозначаем ее как Vср. Если скорость движения фронта упругих колебаний одинакова во всех точках исследуемой пластины, то значение определяемой нами скорости Vср будет одним и тем же, независимо от ее толщины. Если же скорость движения фронта неодинакова в различных зонах прозвучиваемых пластин, то определяемая скорость будет как-то изменяться при изменении толщины пластины.
Следуя этой логике, определение скорости было осуществлено в нескольких пластинах из стекла, различающихся по толщине h (от 2 до 20 мм). Затем точно так же были прозвучены пластины из оргстекла, поскольку эта среда уже проявила себя в измерениях, описанных в разделе 1. На рис.4-1 приведены графики зависимостей Vср(h).
Рис. 4-1
График 1 отражает зависимость Vср(h), полученную при прозвучивании пластин из оргстекла. Как видим, определяемая скорость распространения упругих волн в оргстекле не зависит от толщины пластины и равна V1. И, стало быть, в оргстекле скорость постоянна и одинакова во всех точках объекта. Как, в общем-то, мы видели и в предыдущих измерениях на оргстекле.
И совсем другое дело, если точно так же исследовать пластины из стекла. График 2 получен при прозвучивании стеклянных пластин. Здесь зависимость Vср(h) является функцией толщины пластины. С увеличением толщины пластины h скорость Vср сначала увеличивается довольно резко, а затем более плавно, приближаясь к максимальному значению, равному V2max. Отметим, что зависимость, геометрически подобная графику 2, была затем получена и при прозвучивании пластин из алюминия, стали, керамики и горных пород.
Полученную зависимость 2 необходимо осмыслить. То, что такая зависимость является свидетельством непостоянства скорости движения фронта упругих колебаний при прохождении их сквозь стеклянную пластину - это бесспорно12.
Но вот каков характер этого непостоянства...
В принципе, подобную зависимость значения средней скорости при изменении расстояния между пунктами отправления и прибытия имеет любое транспортное средство. Поскольку как начало движения, так и окончание его происходит плавно, то с уменьшением длины пути влияние участков плавного изменения скорости на значение средней скорости увеличивается, и поэтому само значение средней (крейсерской) скорости уменьшается. Мы приняли эту аналогию вначале как гипотетическую.
Что касается характера изменения скорости звука, то здесь возможны варианты. Так, зависимость Vср(h) будет подобна графику 2 на рис.4-1, если закон изменения скорости движения фронта будет таким, как это показано на рис.4-2а. То есть, если, проходя сквозь пластину, фронт сначала разгоняется на протяжении участка 1h от значения Vфр.min, затем двигается с максимальной скоростью Vфр.max, а затем, перед выходом из пластины, на протяжении участка 2h снова замедляется. Но точно такая же зависимость Vср(h) будет и в том случае, если зависимость Vфр(h) будет несимметричной. Например, если будет только одна зона с плавным изменением скорости фронта (1h или 2h).
Рис. 4-2
Естественно, что необходимо было выяснить, как именно изменяется скорость фронта при прохождении через пластину.
12 Мы сами смирились с тем, что зависимость Vср(h) в большинстве твердых сред имеет такой вид только после трех лет непрерывных усовершенствований измерительной установки, когда уже не осталось места для каких бы то ни было сомнений. Технические подробности этих измерений в книге на сайте www.newgeophys.spb.ru
