Cel mai puternic sunet din lume te-ar ucide pe loc

Întrebările pe care le pun copiii despre știință nu sunt întotdeauna ușor de răspuns. Uneori, creierele lor mici pot duce spre locuri mari pe care adulții uită să le exploreze. Ținând cont de acest lucru, am început o serie numită Întrebare de știință de la un copil mic, care va folosi curiozitatea copiilor ca punct de plecare pentru a investiga minunile științifice despre care adulții nici nu se gândesc să întrebe. Răspunsurile sunt pentru adulți, dar ele nu ar fi posibile fără uimirea pe care numai un copil o poate aduce. Vreau ca prichindeii din viața ta să ia parte la ea! Trimiteți-mi întrebările lor despre știință și s-ar putea ca ele să servească drept sursă de inspirație pentru o rubrică. Și acum, copilul nostru cel mic…

Q: Vreau să aud care este cel mai tare lucru din lume! – Kara Jo, 5 ani

Nu. Nu, chiar nu vrei. Vedeți, există un lucru despre sunet pe care chiar și noi, adulții, tindem să îl uităm – nu este un curcubeu sclipitor care plutește în jur fără nicio legătură cu lumea fizică. Sunetul este mecanic. Un sunet este o împingere – doar una mică, o bătaie pe membrana bine întinsă a timpanului tău auditiv. Cu cât sunetul este mai puternic, cu atât lovitura este mai puternică. Dacă un sunet este suficient de puternic, îți poate face o gaură în timpan. Dacă un sunet este suficient de puternic, poate să intre în tine ca un fundaș și să te trântească la pământ. Când unda de șoc a unei bombe năruie o casă, este un sunet care sfâșie cărămizile și sparge sticla. Sunetul te poate ucide.

Rezolvarea rapidă a Cubului lui Rubik a devenit dramatic mai rapidă din anii ’80

Considerați această bucată de istorie: În dimineața zilei de 27 august 1883, crescătorii de animale dintr-o tabără de oi de lângă Alice Springs, Australia, au auzit un sunet asemănător cu două focuri de armă. Chiar în acel moment, insula vulcanică indoneziană Krakatoa se spulbera în bucăți la o distanță de 2.233 de mile. Oamenii de știință cred că acesta este, probabil, cel mai puternic sunet pe care oamenii l-au măsurat vreodată cu exactitate. Nu numai că există înregistrări ale unor oameni care au auzit sunetul lui Krakatoa la mii de kilometri distanță, dar există și dovezi fizice că sunetul exploziei vulcanului a călătorit de mai multe ori în jurul globului.

Acum, nimeni nu a auzit Krakatoa în Anglia sau Toronto. Nu s-a auzit nici un „boom” în Sankt Petersburg. În schimb, ceea ce au înregistrat acele locuri au fost vârfuri de presiune atmosferică – chiar aerul care se încorda și apoi se elibera cu un suspin, la trecerea valurilor de sunet de la Krakatoa. Există două lecții importante despre sunet acolo: Prima: nu trebuie să poți vedea cel mai puternic lucru din lume pentru a-l auzi. În al doilea rând, doar pentru că nu poți auzi un sunet nu înseamnă că acesta nu există. Sunetul este puternic și omniprezent și ne înconjoară tot timpul, fie că suntem sau nu conștienți de asta.

În general, lumea noastră este mult mai aglomerată decât credem noi că este. Cu toții ne trăim viața ca și cum am fi Maria von Trapp, legănându-ne brațele pe un câmp gol. În realitate, suntem mai degrabă ca niște navetiști în metrou la ora 17.00 – îngrămădiți în toate direcțiile de moleculele care alcătuiesc aerul din jurul nostru. Pocniți din degete și bruscați particulele aflate chiar lângă dumneavoastră. Pe măsură ce se mișcă, ele se lovesc de particulele de lângă ele, care, la rândul lor, împing particulele de lângă ele.

Aceste mișcări sunt ceea ce măsurau barometrele lumii în urma erupției de la Krakatoa. Din nou, gândiți-vă că vă aflați într-un vagon de tren aglomerat. Dacă ar fi să verificați șoldul persoanei care stă lângă dumneavoastră – ceea ce nu vă recomand – aceasta s-ar crispa și s-ar îndepărta de dumneavoastră. În acest proces, probabil că s-ar lovi de următoarea persoană, care s-ar tensiona și s-ar îndepărta de ea. (Ar avea loc și un schimb de cuvinte, dar asta nu are legătură cu experimentul nostru de gândire și nici nu este prietenos cu copiii). Între timp, însă, acea persoană inițială de care te-ai lovit s-a relaxat. Modelul călătorește prin mulțime – bump-tense-wiggle-sigh, bump-tense-wiggle-sigh.

Așa arată o undă sonoră. Este, de asemenea, motivul pentru care nu puteți auzi sunete în spațiu. A fi în vid este ca și cum ai fi într-un vagon de metrou gol – nu există un mediu molecular prin care să călătorească modelul de mișcare, tensiune și eliberare. De asemenea, sunetul călătorește un pic diferit în apă decât în aer, deoarece moleculele din apă sunt mai strâns împachetate – un vagon de metrou din Tokyo în comparație cu unul din New York.

De exemplu, cel mai zgomotos animal de pe Pământ ar putea, de fapt, să trăiască în ocean. Spermatozoizii folosesc ecolocația pentru a naviga, similar cu ceea ce folosesc liliecii – emit un sunet de clic și își pot da seama ce este în jur după modul în care acea undă sonoră ricoșează în obiecte și se întoarce la ele. Un clic al unui cașalot are 200 de decibeli, unitatea folosită pentru a măsura intensitatea unui sunet, a declarat Jennifer Miksis-Olds, profesor asociat de acustică la Penn State. Pentru a vă da o idee despre scară, cel mai puternic sunet înregistrat vreodată de NASA a fost primul etaj al rachetei Saturn V, care a ajuns la 204 decibeli.

Dar balena nu este cu adevărat la fel de tare ca racheta, mi-a spus ea. Deoarece apa este mai densă decât aerul, sunetul în apă este măsurat pe o scară diferită de decibeli. În aer, cașalotul ar fi în continuare extrem de zgomotos, dar semnificativ mai puțin – 174 de decibeli. Această valoare este aproximativ echivalentă cu nivelurile de decibeli măsurate la cel mai apropiat barometru, la 160 de kilometri distanță de erupția Krakatoa, și este suficient de puternică pentru a rupe timpanele oamenilor. Este suficient să spunem că, probabil, nu vreți să petreceți mult timp înotând alături de cașaloți.

.

.

.

Pentru că sunetul se referă la mișcarea obiectelor invizibile, este, de asemenea, posibil ca această mișcare să aibă loc și să nu o auziți. Asta pentru că moleculele trebuie să se miște exact cum trebuie atunci când ating timpanul nostru. Dacă mișcarea trece prin mulțimea de molecule prea încet sau prea repede, corpul nostru nu poate transfera acea mișcare în semnale pe care creierul nostru le înțelege. Acest lucru se numește frecvență și se măsoară în hertzi. Oamenii pot auzi o gamă destul de largă – de la 64 de hertzi la 23.000 de hertzi.1

Dar hertzi și decibeli sunt independenți unul de celălalt. Un sunet poate fi extrem de puternic și totuși să fie la o frecvență pe care noi nu o putem auzi. Asta este ceea ce a călătorit până în Anglia și dincolo de ea după erupția Krakatoa: unde sonore inaudibile pentru oameni. Deoarece undele sonore de frecvență extrem de joasă pot călători mult, mult mai departe decât cele de frecvență mai mare, tocmai sunetele de frecvență joasă sunt cele care pot face acest tip de călătorii epice. Oamenii de știință numesc aceste sunete infrasunete și le ascultă, din mai multe motive. Organizația Tratatului de interzicere totală a testelor nucleare are 60 de stații de monitorizare în 35 de țări și folosește infrasunetele pentru a detecta detonările nucleare ilegale. USArray, care este gestionat de un consorțiu de universități și agenții guvernamentale, măsoară infrasunetele de pe continentul nord-american ca modalitate de a învăța despre seismologie. Ambele rețele utilizează microbarometre și microfoane de joasă frecvență, urmărind infrasunetele moderne în mod similar cu modul în care oamenii de știință urmăreau odinioară infrasunetele de la Krakatoa.

Și sunt foarte, foarte multe sunete de urmărit, a declarat Michael Hedlin. El și soția sa, Catherine de Groot-Hedlin, conduc Laboratorul de Acustică Atmosferică de la Scripps Institution of Oceanography și studiază datele despre infrasunete. Hedlin poate procesa aceste date – în esență, doar accelerându-le – astfel încât să devină audibile pentru urechile umane. Sunete fantomatice făcute trup.

Senzorii lui Hedlin aud furtuni care trec la sute de kilometri distanță. Ei aud sunetele mineritului de cărbune în timp ce se întâmplă în statul vecin. Și mai sunt și sunetele mai constante. Vântul suflă. Valurile de pe ocean se lovesc între ele. Semnalele inaudibile călătoresc sute de kilometri, uneori mii. Când l-am sunat din Minneapolis, un oraș fără ieșire la mare, Hedlin mi-a spus: „Probabil că sunteți scufundat în sunete din ocean pe care nu le puteți auzi.”

Milton Garces, directorul Laboratorului de Infrasunete de la Institutul de Geofizică și Planetologie din Hawai, a fost de acord. În special, el mi-a spus că două sunete interferează cu rețeaua Tratatului de interzicere a testelor nucleare, deoarece sunt atât de constante, atât de omniprezente și atât de puternice. Primul sunt microbaromii, care apar la marginea furtunilor pe mare, atunci când două valuri oceanice care se deplasează în direcții opuse se întâlnesc, amplificându-se reciproc într-un val care este mai mare decât oricare dintre ele singur. Celălalt este pur și simplu sunetul vântului – care poate atinge niveluri de infrasunete în decibeli echivalente cu cele ale unei motociclete. „Ne-am dezvoltat pragul auditiv pentru a nu o lua razna”, mi-a spus Garces. „Dacă am avea o percepție auditivă în acea bandă, ar fi dificil să comunicăm. Este întotdeauna acolo.”

Chiar și cu această protecție, infrasunetele extrem de puternice pot avea totuși un impact asupra corpului nostru. Oamenii expuși la infrasunete de peste 110 decibeli experimentează modificări ale tensiunii arteriale și ale ritmului respirator. Ei amețesc și au dificultăți în a-și menține echilibrul. În 1965, un experiment al Forțelor Aeriene a constatat că oamenii expuși la infrasunete în intervalul 151-153 decibeli timp de 90 de secunde au început să simtă cum pieptul lor se mișcă fără controlul lor. La un nivel suficient de ridicat de decibeli, schimbările de presiune atmosferică ale infrasunetelor pot umfla și dezumfla plămânii, servind efectiv ca un mijloc de respirație artificială.

Și acesta, Kara Jo, este motivul pentru care nu vreau să-ți răspund la întrebarea ta fără să-ți spun și despre cel mai puternic sunet pe care nu-l poți auzi. Acesta ar fi meteoritul din Chelyabinsk, care a explodat pe cer deasupra sudului Rusiei, aproape de granița dintre Europa și Asia, pe 15 februarie 2013. Senzorii Tratatului de interzicere a testelor au captat infrasunetele la peste 9.000 de mile de la sursă, iar undele sonore au făcut înconjurul globului. Cel mai apropiat senzor se afla la 435 de mile distanță, mi-a spus Garces, și chiar și la această distanță nivelul decibelilor infrasunetelor a atins 90. Se pare că lucrurile nu trebuie să spună „bum” pentru a face bum.