Den højeste lyd i verden ville dræbe dig på stedet

De spørgsmål, som børn stiller om videnskab, er ikke altid lette at besvare. Nogle gange kan deres små hjerner føre til store steder, som voksne glemmer at udforske. Med det in mente har vi startet en serie med titlen Science Question From a Toddler, som vil bruge børns nysgerrighed som udgangspunkt for at undersøge de videnskabelige vidundere, som voksne ikke engang tænker på at spørge om. Svarene er for voksne, men de ville ikke være mulige uden den undren, som kun et barn kan give. Jeg ønsker, at de småbørn i dit liv skal være en del af det! Send mig deres videnskabelige spørgsmål, og de kan måske tjene som inspiration til en klumme. Og nu til vores småbørn …

Q: Jeg vil gerne høre, hvad den højeste ting i verden er! – Kara Jo, 5 år

Nej. Nej, det vil du virkelig ikke. Se, der er en ting ved lyd, som selv vi voksne har en tendens til at glemme – det er ikke en glitterregnbue, der svæver rundt uden forbindelse til den fysiske verden. Lyd er mekanisk. En lyd er et skub – bare et lille skub, et tryk på den stramt spændte membran i din trommehinde. Jo højere lyden er, jo tungere er banket. Hvis en lyd er høj nok, kan den rive et hul i din trommehinde. Hvis en lyd er høj nok, kan den pløje ind i dig som en linebacker og slå dig fladt ned på røven. Når chokbølgen fra en bombe jævner et hus med jorden, er det en lyd, der river murstenene i stykker og splintrer glasset. Lyd kan slå dig ihjel.

Rubik’s Cube-hastighedsløsningen er blevet dramatisk hurtigere siden 80’erne

Tænk på dette stykke historie: Om morgenen den 27. august 1883 hørte kvægavlere i en fårecamp uden for Alice Springs i Australien en lyd, der lignede to skud fra en riffel. I det samme øjeblik sprængte den indonesiske vulkanø Krakatoa sig selv i småstykker 2.233 miles væk. Forskere mener, at dette sandsynligvis er den kraftigste lyd, som mennesker nogensinde har målt nøjagtigt. Ikke alene er der optegnelser over, at folk har hørt lyden af Krakatoa tusindvis af kilometer væk, der er også fysiske beviser for, at lyden af vulkanens eksplosion rejste hele vejen rundt om kloden flere gange.

Nu var der ingen, der hørte Krakatoa i England eller Toronto. Der var ikke et “boom” hørbart i Sankt Petersborg. I stedet var det, som disse steder registrerede, spidser i det atmosfæriske tryk – selve luften spændte sig sammen og slap derefter med et suk, da lydbølgerne fra Krakatoa passerede igennem. Der er to vigtige lektioner om lyd i det: For det første er det ikke nødvendigt at kunne se det mest larmende i verden for at kunne høre det. For det andet: Bare fordi man ikke kan høre en lyd, betyder det ikke, at den ikke er der. Lyd er kraftfuld og gennemtrængende, og den omgiver os hele tiden, uanset om vi er bevidste om det eller ej.

Generelt er vores verden meget mere overfyldt, end vi tror. Vi lever alle sammen livet, som om vi er Maria von Trapp, der svinger armene rundt på en tom mark. I virkeligheden er vi mere som pendlere i metroen kl. 17.00 – indespærret i alle retninger af de molekyler, der udgør luften omkring os. Hvis du knipser med fingrene, ryster du partiklerne lige ved siden af dig. Når de vugger, støder de ind i partiklerne ved siden af dem, som igen skubber partiklerne ved siden af dem.

Disse vugger er det, som verdens barometre målte i kølvandet på Krakatoa-udbruddet. Igen, tænk på at være i en overfyldt togvogn. Hvis du skulle tjekke den person, der står ved siden af dig med hoften – hvilket jeg ikke anbefaler – ville vedkommende spænde sig op og flytte sig væk fra dig. I den proces ville de sandsynligvis støde ind i den næste person, som ville spænde op og skubbe sig væk fra dem. (Der ville også blive udvekslet ord, men det er hverken relevant for vores tankeeksperiment eller børnevenligt). I mellemtiden er den oprindelige person, som du stødte ind i, dog blevet afslappet. Mønstret bevæger sig gennem mængden – bump-tense-wiggle-sigh, bump-tense-wiggle-sigh.

Det er sådan en lydbølge ser ud. Det er også derfor, man ikke kan høre lyde i rummet. At være i et vakuum er som at være i en tom metrovogn – der er intet molekylært medium, som bevægelsesmønstret, spændingen og udløsningen kan bevæge sig igennem. Ligeledes bevæger lyden sig en smule anderledes i vand end i luft, fordi molekylerne i vand er mere tæt pakket – en metrovogn i Tokyo sammenlignet med en i New York.

Det mest højlydte dyr på Jorden kan f.eks. faktisk leve i havet. Kaskelothvaler bruger ekkolokalisering til at navigere, i lighed med hvad flagermus bruger – de laver en klikkende lyd og kan regne ud, hvad der er i nærheden på den måde, lydbølgen preller af på objekter og vender tilbage til dem. En kaskelothvals kliklyd er på 200 decibel, som er den enhed, der bruges til at måle lydintensiteten, siger Jennifer Miksis-Olds, der er lektor i akustik ved Penn State. For at give dig en fornemmelse af skalaen er den højeste lyd, som NASA nogensinde har registreret, Saturn V-rakettens første trin, som nåede op på 204 decibel.

Men hvalen er ikke lige så højlydt som raketten, fortalte hun mig. Fordi vand er tættere end luft, måles lyd i vand på en anden decibelskala. I luft ville kaskelothvalen stadig være ekstremt højlydt, men betydeligt mindre højlydt – 174 decibel. Det svarer nogenlunde til de decibelniveauer, der er målt ved det nærmeste barometer, 100 miles fra Krakatoa-udbruddet, og det er højt nok til at sprænge folks trommehinder. Det er nok at sige, at man nok ikke ønsker at tilbringe meget tid med at svømme med kaskelothvaler.

Da lyd handler om bevægelsen af usynlige objekter, er det også muligt, at den bevægelse sker, uden at du kan høre den. Det er fordi, at molekylerne skal vrikke helt rigtigt, når de rammer vores trommehinde. Hvis bevægelsen går for langsomt eller for hurtigt gennem mængden af molekyler, kan vores krop ikke overføre denne bevægelse til signaler, som vores hjerne forstår. Dette kaldes frekvens, og det måles i hertz. Mennesker kan høre et ret bredt område – 64 hertz til 23.000 hertz.1

Men hertz og decibel er uafhængige af hinanden. En lyd kan være ekstremt høj og stadig ligge på en frekvens, som vi ikke kan høre. Det var det, der rejste hele vejen til England og længere væk efter Krakatoas udbrud: lydbølger, der var uhørlige for mennesker. Fordi ekstremt lavfrekvente lydbølger kan rejse meget, meget længere end højere frekvenser, er det netop lavfrekvente lyde, der kan foretage den slags episke rejser. Forskerne kalder dette for infrasound, og de lytter efter det af en lang række årsager. Organisationen for Traktaten om et altomfattende forbud mod atomprøvesprængninger har 60 overvågningsstationer i 35 lande og bruger infralyd til at opdage ulovlige detonationer af atomvåben. USArray, som forvaltes af et konsortium af universiteter og regeringsorganer, måler infralyd på tværs af det nordamerikanske kontinent som en måde at lære om seismologi på. Begge disse netværk bruger mikrobarometre og lavfrekvente mikrofoner og sporer moderne infralyd på samme måde, som forskerne engang sporede infralyd fra Krakatoa.

Og der er mange, mange lyde at spore, sagde Michael Hedlin. Han og hans kone, Catherine de Groot-Hedlin, leder Scripps Institution of Oceanography’s Laboratory for Atmospheric Acoustics og studerer infrasound-data. Hedlin kan behandle disse data – i det væsentlige blot fremskynde dem – så de bliver hørbare for menneskelige ører. Spøgelseslyde bliver til kød og blod.

Hedlins sensorer kan høre tordenvejr, der ruller gennem hundredvis af kilometer væk. De hører lyden af kulminedrift, mens den foregår i den næste stat. Og så er der de mere konstante lyde. Vinden blæser. Bølgerne på havet slår mod hinanden. De uhørlige signaler rejser hundredvis af kilometer, nogle gange tusindvis af kilometer. Da jeg ringede til ham fra Minneapolis, der ligger inde i landet, sagde Hedlin til mig: “Du er sandsynligvis nedsænket i lyde fra havet, som du ikke kan høre.”

Milton Garces, der er direktør for Infrasound Laboratory ved Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology, var enig. Han fortalte mig især, at der er to lyde, der forstyrrer netværket i henhold til traktaten om forbud mod atomprøvesprængninger, fordi de er så konstante, så gennemtrængende og så høje. Den første er mikrobarometre, som opstår på kanten af storme på havet, når to havbølger, der bevæger sig i modsatte retninger, mødes og forstærker hinanden til en bølge, der er større, end den ene af dem var alene. Det andet er bare lyden af vinden – som kan nå op på et decibelniveau svarende til en motorcykels decibelniveau. “Vi har udviklet vores høretærskel, så vi ikke går amok”, fortalte Garces mig. “Hvis vi havde høreopfattelse i det bånd, ville det være svært at kommunikere. Det er der altid.”

Selv med denne beskyttelse kan ekstremt høje infrasounds stadig have en indvirkning på vores kroppe. Mennesker, der udsættes for infrasounds på over 110 decibel, oplever ændringer i deres blodtryk og åndedrætsfrekvens. De bliver svimle og har problemer med at holde balancen. I 1965 viste et forsøg fra luftvåbnet, at mennesker, der blev udsat for infralyd i området 151-153 decibel i 90 sekunder, begyndte at føle, at deres brystkasse bevægede sig uden deres kontrol. Ved en tilstrækkelig høj decibel kan de atmosfæriske trykændringer ved infralyd puste lungerne op og tømme dem, hvilket effektivt fungerer som et middel til kunstig vejrtrækning.

Og det, Kara Jo, er grunden til, at jeg ikke ønsker at besvare dit spørgsmål uden også at fortælle dig om den højeste lyd, du ikke kan høre. Det ville være Chelyabinsk-meteoren, som eksploderede på himlen over det sydlige Rusland, nær grænsen mellem Europa og Asien, den 15. februar 2013. Testforbudsaftalens sensorer opfangede infralydet mere end 9.000 miles fra kilden, og lydbølgerne cirkulerede rundt om kloden. Den nærmeste sensor var 435 miles væk, fortalte Garces, og selv på den afstand nåede infrasounddecibelniveauet op på 90. Det viser sig, at ting ikke behøver at sige “bum” for at bumme.