1001 thắc mắc: Cách nào để tai biết tiếng động dội từ đâu tới?

Cấu tạo của tai người gồm: Tai ngoài, tai giữa, tai trong.

Tai ngoài gồm các bộ phận có thể thấy được của tai, gồm vành tai và ống tai. Cái mà chúng ta gọi là tiếng ồn thật sự chỉ là sóng âm thanh, sóng âm này được tiếp nhận và truyền đi bên trong ống tai đến màng nhĩ, màng nhĩ là màng tròn rất linh hoạt, sẽ rung lên khi có sóng âm thanh tác động đến.

Tai giữa Là một khoang chứa đầy không khí ngăn cách với tai ngoài bởi màng nhĩ. Tai giữa gồm 1 chuỗi xương con: xương búa, xương đe, xương bàn đạp. Chúng tạo thành cầu nối từ màng nhĩ đến tai trong. Chuỗi xương con này cũng rung lên để đáp ứng với các chuyển động của màng nhĩ và khi đó, chúng có nhiệm vụ khuếch đại và truyền âm đến tai trong thông qua cửa sổ bầu dục.

Tai trong gọi là ốc tai, có hình dạng trông giống như một cái vỏ ốc. Nó chứa rất nhiều màng dịch. Khi chuỗi xương con đưa âm thanh đến cửa sổ bầu dục, chất dịch này bắt đầu chuyển động, kích thích các tế bào thần kinh nghe, gọi là tế bào lông, nằm bên trong ốc tai. Các tế bào lông này lần lượt gửi các xung điện thông qua các dây thần kinh thính giác đến não bộ, nơi mà ta nhận biết được âm thanh.

Âm thanh được tạo ra do rung động do đó nó sẽ được truyền đi trong không gian dưới dạng sóng âm. Tai ngoài với kết cấu đặc biệt sẽ hỗ trợ tối đa cho việc bắt các sóng âm này và hướng nó vào bên trong ống tai, đây cũng chính là khởi đầu cho cuộc hành trình của âm thanh đi vào bộ não.

Thông qua ống tai, sóng âm sẽ tiếp cận được với màng nhĩ: Cơ quan mỏng như một tờ giấy nhưng rất chắc, cao khoảng 9mm và rộng khoảng 8mm, với cấu tạo gồm 3 lớp; khi sóng âm đập vào màng nhĩ, cơ quan này sẽ rung lên, những rung động được truyền đến kết cấu gồm 3 xương nhỏ ngay mặt sau của màng nhĩ lần lượt là là xương búa, xương đe và xương đạp. Bên cạnh nhiệm vụ truyền tải, những chiếc xương này còn giúp khuếch đại rung động từ màng nhĩ, trước khi rung động do sóng âm này đến với ốc tai.

Ốc tai là một cơ quan có hình dạng cuộn tròn như vỏ ốc, với kích thước bằng một hạt đậu hà lan. Bên trong ốc tai chứa dịch lỏng và sóng âm sẽ tạo gợn sóng lên thứ chất lỏng này. Bên dưới dịch lỏng là những tế bào thụ cảm thính giác có dạng sợi, những đợt sóng của dịch lỏng trong ốc tai sẽ đồng thời khiến các tế bào thụ quan rung động theo.

Điều đặc biệt là trong ốc tai có nhiều loại tế bào thụ cảm thính giác, mỗi loại lại có nhiệm vụ đáp ứng từng tần số âm thanh khác nhau. Cụ thể, những tế bào thụ cảm nằm ở bên dưới của ốc tai sẽ nhận diện những âm cao như tiếng sáo. Trong khi đó, tế bào thụ cảm ở đỉnh xoắn ốc đảm nhận âm trầm như tiếng kèn trumpet.

Khi các tế bào thụ cảm rung động, các ion sẽ rơi xuống phần gốc của tế bào dạng sợi này và gắn vào các chất dẫn truyền thần kinh, kích hoạt việc tạo ra tín hiệu điện truyền đến não thông qua dây thần kinh thính giác. Cuối cùng, trung ương thần kinh sẽ giải mã những tín hiệu này và giúp chúng ta cảm nhận được âm thanh vừa phát ra.

Làm thế nào để tai biết tiếng động?

Một người từ nhỏ đã điếc một tai. Khi bạn gọi, người đó phải ngó quanh ngó quẩn tứ phía xem bạn ở đâu gọi tới. Tại sao người này lại mất khả năng xác định vị trí? Ấy là vì muốn xác định hướng của tiếng động, bạn cần phải "thông" cả hai tai.

Một thí nghiệm tâm lý học cho thấy, nếu chỉ có một tai nhận được kích thích của hai nhóm sóng âm nối tiếp nhau, từ hai phía có cường độ như nhau, khoảng cách bằng nhau, nhưng khác hướng, thì hiệu ứng sóng âm của hai nhóm đó với tai là như nhau. Như vậy, người ta không thể nào phân biệt được hướng của nguồn âm.

Nếu cả hai tai đều nhận được tín hiệu, tình hình lại khác. Một trong những căn cứ để ta nhận ra hướng tiếng động là chênh lệch thời gian giữa hai tai.

Nếu nguồn âm ở bên phải người nghe, sóng âm đến tai phải nhanh hơn đến tai trái một khoảnh khắc. Dùng đồng hồ đo chính xác sẽ thấy, cho dù chênh lệch thời gian chỉ là 30% giây, người ta vẫn nhận ra được hướng tiếng động.

Căn cứ thứ hai là chênh lệch về cường độ âm thanh. Nguồn âm có thể đập vào tai ở gần mạnh hơn tai kia một chút. Cường độ dù nhỏ cũng đủ để chúng ta xác định được chính xác vị trí của tiếng động ở bên trái hay bên phải.

Còn một vấn đề nữa: Nếu nguồn âm ở bất kỳ nơi nào trên mặt phẳng dọc giữa mặt, sóng âm đến cùng một lúc, đập vào màng nhĩ với cường độ như nhau, khi đó liệu chúng ta có thể nói chính xác vị trí của nguồn âm không? Nó ở đằng trước, đằng sau, ở trên hay ở dưới? Rất đơn giản, ta chỉ cần ngoảnh đầu đi là xong. Bình thường, ta thực hiện động tác này rất nhẹ nhàng nên hầu như không để ý tới. Trong thực tế, bao giờ ta cũng ngoảnh đầu, đồng thời dùng mắt để giúp tìm hướng có tiếng động.

Châu Anh (t/h)