A világ leghangosabb hangja azonnal megölne téged

A gyerekek természettudományos kérdéseire nem mindig könnyű válaszolni. Néha a kis agyuk olyan nagy helyekre vezethet, amelyeket a felnőttek elfelejtenek felfedezni. Ezt szem előtt tartva indítottuk útjára a Tudományos kérdés egy kisgyerektől című sorozatot, amely a gyerekek kíváncsiságát használja fel ugródeszkaként, hogy olyan tudományos csodák után kutasson, amelyekről a felnőtteknek eszükbe sem jut kérdezni. A válaszok a felnőtteknek szólnak, de nem lennének lehetségesek a csodálkozás nélkül, amit csak egy gyerek tud hozni. Szeretném, ha a kisgyermekek is részesei lennének ennek! Küldjétek el nekem a tudományos kérdéseiket, és talán egy rovat ihletéül szolgálnak. És most a mi kisgyermekünk …

K: Szeretném hallani, mi a leghangosabb dolog a világon! – Kara Jo, 5 éves

Nem, tényleg nem. Látod, van ez a dolog a hanggal kapcsolatban, amit még mi felnőttek is hajlamosak vagyunk elfelejteni – ez nem valami csillogó szivárvány, ami a fizikai világgal való kapcsolat nélkül lebeg. A hang mechanikus. A hang egy lökés – csak egy kicsi, egy koppanás a dobhártyád szorosan feszülő membránján. Minél hangosabb a hang, annál erősebb a kopogás. Ha egy hang elég hangos, lyukat szakíthat a dobhártyádon. Ha egy hang elég hangos, akkor úgy beléd szánthatja magát, mint egy linebacker, és a fenekedre üthet. Amikor egy bomba lökéshulláma a földdel egyenlővé tesz egy házat, az a hang téglákat szaggat szét és üvegeket tör szét. A hang megölhet.

A Rubik-kocka gyorsmegoldása drámaian gyorsabb lett a 80-as évek óta

Mondjuk meg ezt a darab történelmet: 1883. augusztus 27-én reggel az ausztráliai Alice Springs mellett egy birkatáborban a farmerek olyan hangot hallottak, mintha két puskalövést hallottak volna. Abban a pillanatban az indonéziai Krakatoa vulkanikus sziget 2 233 mérfölddel arrébb darabokra robbantotta magát. A tudósok szerint valószínűleg ez a leghangosabb hang, amelyet ember valaha is pontosan megmért. Nemcsak feljegyzések vannak arról, hogy az emberek több ezer mérfölddel arrébb hallották a Krakatoa hangját, hanem fizikai bizonyítékok is vannak arra, hogy a vulkán robbanásának hangja többször is körbejárta az egész Földet.

Most, Angliában vagy Torontóban senki sem hallotta a Krakatoa hangját. Szentpéterváron sem volt hallható “bumm”. Ehelyett amit ezek a helyek rögzítettek, az a légköri nyomás kiugrása volt – maga a levegő feszült meg, majd sóhajtva engedett ki, ahogy a Krakatoa hanghullámai áthaladtak rajta. Két fontos tanulság van benne a hangról: Egy: nem kell látnod a világ leghangosabb dolgát ahhoz, hogy halld. Másodszor, csak azért, mert nem hallasz egy hangot, még nem jelenti azt, hogy nincs is ott. A hang erőteljes és átható, és állandóan körülvesz minket, akár tudatában vagyunk, akár nem.

Általában a világunk sokkal zsúfoltabb, mint gondolnánk. Mindannyian úgy éljük az életünket, mintha Maria von Trapp lennénk, és egy üres mezőn lóbálnánk a karunkat. A valóságban inkább olyanok vagyunk, mint az ingázók a metrón délután ötkor – minden irányból beszorítva a körülöttünk lévő levegőt alkotó molekulák által. Ha csettintesz az ujjaddal, megrázod a melletted lévő részecskéket. Ahogy rázkódnak, nekimennek a mellettük lévő részecskéknek, amelyek viszont a mellettük lévő részecskéket lökdösik.

Ezeket a rázkódásokat mérték a világ barométerei a Krakatoa kitörése után. Gondoljunk ismét egy zsúfolt vasúti kocsira. Ha csípőpróba alá vennéd a melletted álló személyt – amit nem ajánlok -, az megfeszülne, és arrébb húzódna tőled. Eközben valószínűleg nekimennének a következő embernek, aki megfeszülne és arrébb táncolna tőlük. (Szóváltásra is sor kerülne, de ez nem tartozik a gondolatkísérletünkhöz, és nem is gyerekbarát). Közben azonban az eredeti személy, akinek nekimentek, már megnyugodott. A minta végigvonul a tömegen – bump-tense-wiggle-sóhaj, bump-tense-wiggle-sóhaj.

Így néz ki egy hanghullám. Ez az oka annak is, hogy az űrben nem lehet hangokat hallani. Vákuumban lenni olyan, mint egy üres metrókocsiban – nincs molekuláris közeg, amelyen keresztül a mozgás, a feszültség és az elengedés mintázata haladhatna. Hasonlóképpen, a hang kicsit másképp terjed a vízben, mint a levegőben, mert a vízben a molekulák sokkal szorosabban vannak összezsúfolva – egy tokiói metrókocsi egy New York-i metrókocsihoz képest.

A Föld leghangosabb állata például valójában talán az óceánban él. Az ősbálnák echolokációt használnak a navigációhoz, hasonlóan ahhoz, amit a denevérek használnak – kattogó hangot adnak ki, és a hanghullám tárgyakról való visszaverődése és visszatérése alapján tudják kitalálni, mi van a közelben. Az ámbráscet kattogása 200 decibel, ami a hang intenzitásának mérésére használt mértékegység – mondta Jennifer Miksis-Olds, a Penn State akusztikai tanszékének docense. Hogy érzékeltesse a skálát, a NASA által valaha is rögzített leghangosabb hang a Saturn V rakéta első fokozata volt, amely 204 decibel volt.

De a bálna valójában nem olyan hangos, mint a rakéta, mondta nekem. Mivel a víz sűrűbb, mint a levegő, a vízben a hangot más decibelskálán mérik. A levegőben az ámbráscet még mindig rendkívül hangos lenne, de lényegesen kevésbé – 174 decibel. Ez nagyjából megfelel a Krakatoa kitörésétől 100 mérföldre, a legközelebbi barométeren mért decibelszintnek, és elég hangos ahhoz, hogy az emberek dobhártyája megrepedjen. Elég, ha csak annyit mondok, hogy valószínűleg nem akarsz sok időt tölteni az ámbráscetekkel való úszással.”

Mert a hang a láthatatlan tárgyak mozgásáról szól, az is lehetséges, hogy ez a mozgás megtörténik, és te nem hallod. Ez azért van, mert a molekuláknak éppen a megfelelő módon kell megmozdulniuk, amikor a dobhártyánkat érik. Ha a mozgás túl lassan vagy túl gyorsan megy végig a molekulák tömegén, a testünk nem tudja ezt a mozgást az agyunk által érthető jelekké alakítani. Ezt frekvenciának nevezik, és hertzben mérik. Az emberek elég széles tartományban hallanak – 64 hertz és 23 000 hertz között.1

A hertz és a decibel azonban függetlenek egymástól. Egy hang lehet rendkívül hangos, és mégis lehet olyan frekvenciájú, amit mi nem hallunk. Ez az, ami a Krakatoa kitörése után egészen Angliáig és azon túlra is eljutott: az emberek számára hallhatatlan hanghullámok. Mivel a rendkívül alacsony frekvenciájú hanghullámok sokkal, de sokkal messzebbre tudnak eljutni, mint a magasabb frekvenciájúak, kifejezetten az alacsony frekvenciájú hangok képesek ilyen epikus utakat megtenni. A tudósok ezt infrahangnak nevezik, és számos okból kifolyólag figyelik. Az Átfogó Atomcsend-szerződés Szervezete 35 országban 60 megfigyelőállomással rendelkezik, és az infrahangot használja az illegális nukleáris robbantások kiszűrésére. Az USArray, amelyet egyetemek és kormányzati ügynökségek konzorciuma irányít, a szeizmológia megismerése céljából méri az infrahangot az észak-amerikai kontinensen. Mindkét hálózat mikrobarométereket és alacsony frekvenciájú mikrofonokat használ, és hasonlóan követi a modern infrahangokat, mint ahogyan a tudósok egykor a Krakatoa által kibocsátott infrahangokat követték.

És sok-sok hangot kell követni, mondta Michael Hedlin. Ő és felesége, Catherine de Groot-Hedlin vezetik a Scripps Institution of Oceanography légköri akusztikai laboratóriumát, és tanulmányozzák az infrahang-adatokat. Hedlin fel tudja dolgozni ezeket az adatokat – lényegében csak felgyorsítja őket -, hogy az emberi fül számára hallhatóvá váljanak. A szellemhangok testet öltöttek.

Hedlin érzékelői több száz mérföldes távolságból hallják a zivatarokat. Hallják a szénbányászat hangjait, ahogy az a szomszédos államban történik. És aztán ott vannak az állandóbb hangok. A szél fúj. Az óceán hullámai egymásnak csapódnak. A hallhatatlan jelek több száz, néha több ezer mérföldet tesznek meg. Amikor felhívtam őt a szárazföldi Minneapolisból, Hedlin azt mondta nekem: “Valószínűleg olyan óceáni hangokba merülsz, amelyeket nem hallasz.”

Milton Garces, a Hawaii Geofizikai és Planetológiai Intézet Infrahang Laboratóriumának igazgatója egyetértett. Konkrétan elmondta, hogy két hang zavarja a Nukleáris Tesztelési Tilalmi Szerződés hálózatát, mert olyan állandó, olyan átható és olyan hangos. Az első a mikrobarom, amely a tengeri viharok szélén jelentkezik, amikor két ellentétes irányban haladó óceáni hullám találkozik, és egymást felerősítve olyan hullámot eredményez, amely nagyobb, mint bármelyikük önmagában. A másik csak a szél hangja – amely elérheti a motorkerékpáréval egyenértékű infravörös decibelszintet. “Azért fejlesztettük ki a hallásküszöbünket, hogy ne őrüljünk meg” – mondta Garces. “Ha abban a sávban lenne hallásérzékelésünk, nehéz lenne kommunikálni. Mindig ott van.”

A rendkívül hangos infrahangok még ezzel a védelemmel is hatással lehetnek a szervezetünkre. A 110 decibel feletti infrahangoknak kitett emberek vérnyomás- és légzésszám-változást tapasztalnak. Szédülni kezdenek, és nehezen tartják meg az egyensúlyukat. 1965-ben a légierő egy kísérletében azt találták, hogy a 151-153 decibeles infravörös hangnak 90 másodpercig kitett emberek úgy érezték, hogy a mellkasuk kontroll nélkül mozog. Elég magas decibel esetén az infrahang légköri nyomásváltozásai felfújhatják és leereszthetik a tüdőt, ami gyakorlatilag a mesterséges légzés eszközeként szolgál.

És ez az, Kara Jo, amiért nem akarok válaszolni a kérdésedre anélkül, hogy ne mondanám el a leghangosabb hangot is, amit nem hallasz. Ez lenne a cseljabinszki meteor, amely 2013. február 15-én robbant fel az égen Dél-Oroszország felett, Európa és Ázsia határának közelében. A Teszt-Ban Szerződés érzékelői több mint 9000 mérföldre a forrástól észlelték az infrahangot, és a hanghullámok körbejárták a Földet. A legközelebbi érzékelő 435 mérföldre volt, mondta Garces, és még ezen a távolságon is elérte az infrahang decibelszintje a 90-et. Kiderült, hogy a dolgoknak nem kell azt mondaniuk, hogy “bumm”, hogy bumm legyen.