Белый шум: почему под шум дождя и завывание метели так хорошо спится

В мире, переполненном хаотичными звуками, иногда так хочется обрести тишину. Но парадокс в том, что достичь этой тишины часто помогает… другой шум. Речь идет о белом шуме — загадочном акустическом явлении, которое давно стало частью нашей повседневной жизни.

Этот «нейтральный» звук, лишенный какой-либо мелодии или ритма, оказался мощным инструментом, который наш мозг научился использовать в своих целях. Но почему монотонный звук работающего вентилятора или прибоя может быть столь полезным?

Что называют белым шумом Фото: 4045/Shutterstock/FOTODOM Классическими примерами аналогового белого шума в природе являются звук водопада неподалеку, сильный ливень, завывание метели или шипение пламени газовой горелки

Термин «белый шум» родился по аналогии с белым светом. Как белый свет содержит в себе все видимые цвета спектра в равной пропорции, так и белый шум объединяет все звуковые частоты, которые способно воспринимать человеческое ухо, примерно с одинаковой интенсивностью. Его частотный диапазон простирается от 20 Гц до 20 000 Гц, что соответствует стандартным границам человеческого слуха.

С физической точки зрения, это стационарный сигнал с постоянной спектральной плотностью мощности. Проще говоря, если разложить этот звук на составляющие, то окажется, что низкие басы, средние частоты и высокие звуки представлены в нем равномерно и создают ровный, шипящий гул.

Классическими примерами аналогового белого шума в природе являются звук водопада неподалеку, сильный ливень, завывание метели или шипение пламени газовой горелки. В цифровую эпоху его генерируют алгоритмы, создавая идеально ровный акустический «ковер».

Каких еще цветов бывает шум Фото: Smileus/Shutterstock/FOTODOM Розовый шум, например, более распространен в природе. Его спектральная плотность падает с увеличением частоты, что означает усиление низких частот. Именно так звучит шелест листьев или биение сердца

Звуковая палитра не ограничивается одним лишь «белым цветом». Ученые и инженеры описывают и другие типы шумов, используя цветовую аналогию, которая основана на том, как энергия шума распределяется по разным частотам.

Розовый шум, например, более распространен в природе. Его спектральная плотность падает с увеличением частоты, что означает усиление низких частот. Именно так звучит шелест листьев или биение сердца. Он считается более мягким и гармоничным для человеческого уха. 

Существует и коричневый (или броуновский) шум, где низкие частоты доминируют еще сильнее, напоминая отдаленный раскат грома. Второе название он получил в честь шотландского ботаника Роберта Броуна, открывшего хаотическое движение частиц в жидкости.

Более экзотические «цвета» — синий, фиолетовый, серый — имеют свои спектральные характеристики и находят применение в узких технических областях, от аудиотехники до нейробиологии. Например, синий шум, где усилены высокие частоты, используется для улучшения качества цифрового аудио и изображений.

Помогает ли белый шум лучше спать Фото: goffkein.pro/Shutterstock/FOTODOM Белый шум создает постоянный акустический фон. На фоне этого общего гула внезапный звук уже не кажется таким контрастным для мозга

Одно из самых известных и изученных применений белого шума — улучшение качества сна. Механизм его действия кроется в маскировке. Ночной покой часто нарушают внезапные, контрастные звуки: скрип двери, лай собаки, сигнал машины. Эти звуки выводят мозг из стадии глубокого сна, так как наш мозг привык анализировать любой новый звук на предмет потенциальной угрозы. Белый шум создает постоянный акустический фон, который «сглаживает» эти резкие перепады. На фоне общего гула внезапный звук уже не кажется таким контрастным для мозга. [1] 

Монотонный звук может помочь быстрее заснуть, уменьшить количество ночных пробуждений и увеличить продолжительность глубокого медленного сна. Особенно выражен этот эффект в больших городах, где шум машин является нормой. [2] 

Но белый шум не на всех действует одинаков. Если для одних он становится спасением, то другим может мешать, вызывая раздражение. Ключ — в правильной, не чрезмерной громкости, которая должна быть чуть выше фонового уровня окружающих звуков. Оптимальным считается уровень около 45-50 децибел, что сравнимо с тихим разговором или шумом дождя за окном. Превышение этого уровня может, наоборот, создать дополнительную нагрузку на нервную систему.

Где применяют белый шум Фото: Alena Sli/Shutterstock/FOTODOM Особое место белый шум занимает в уходе за младенцами. Имитируя монотонные звуки, которые ребенок слышал в утробе матери, он помогает успокоиться, легче заснуть и дольше спать

Польза белого шума не ограничивается сном. В офисах он помогает заглушить обрывки чужих разговоров и сосредоточиться на работе. В аудиотехнике и телекоммуникациях служит тестовым сигналом для проверки характеристик оборудования. Инженеры анализируют, как система «окрашивает» идеально белый шум, и по этим искажениям судят о ее частотной характеристике и наличии дефектов.

Особое место белый шум занимает в уходе за младенцами. Имитируя монотонные звуки, которые ребенок слышал в утробе матери, он помогает малышу успокоиться, легче заснуть и дольше спать. Тем самым дает передышку родителям.

Таким образом, белый шум — это физическое явление, ставшее мостом между наукой и практическими потребностями человека. Он демонстрирует, как понимание законов природы может приводить к созданию простых и эффективных инструментов, которые помогают улучшить качество жизни.

Почему мы слышим шум моря в ракушке

Почему птицы так хорошо слышат, если у них нет ушей

Могут ли растения слышать