Il suono più forte del mondo ti ucciderebbe sul posto

Le domande dei bambini sulla scienza non sono sempre facili da rispondere. A volte, i loro piccoli cervelli possono portare a grandi luoghi che gli adulti dimenticano di esplorare. Con questo in mente, abbiamo iniziato una serie chiamata Science Question From a Toddler, che userà la curiosità dei bambini come punto di partenza per indagare le meraviglie scientifiche che gli adulti non pensano nemmeno a chiedere. Le risposte sono per gli adulti, ma non sarebbero possibili senza la meraviglia che solo un bambino può portare. Voglio che i bambini della tua vita ne facciano parte! Mandatemi le loro domande di scienza e potrebbero servire come ispirazione per una rubrica. E ora, il nostro bambino …

Q: Voglio sentire qual è la cosa più forte del mondo! – Kara Jo, 5 anni

No. No, davvero non vuoi. Vedi, c’è una cosa sul suono che anche noi adulti tendiamo a dimenticare – non è un arcobaleno luccicante che fluttua senza alcuna connessione con il mondo fisico. Il suono è meccanico. Un suono è uno spintone – solo uno piccolo, un colpetto sulla membrana ben tesa del vostro timpano. Più forte è il suono, più pesante è il colpo. Se un suono è abbastanza forte, può fare un buco nel timpano. Se un suono è abbastanza forte, può piombarti addosso come un linebacker e buttarti a terra sul sedere. Quando l’onda d’urto di una bomba abbatte una casa, il suono fa a pezzi i mattoni e scheggia il vetro. Il suono può ucciderti.

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Considera questo pezzo di storia: La mattina del 27 agosto 1883, gli allevatori di un campo di pecore fuori Alice Springs, in Australia, sentirono un suono come due colpi di fucile. In quel preciso momento, l’isola vulcanica indonesiana di Krakatoa si stava facendo saltare in aria a 2.233 miglia di distanza. Gli scienziati pensano che questo sia probabilmente il suono più forte che l’uomo abbia mai misurato con precisione. Non solo ci sono registrazioni di persone che hanno sentito il suono del Krakatoa a migliaia di chilometri di distanza, ma ci sono anche prove fisiche che il suono dell’esplosione del vulcano ha viaggiato per tutto il mondo più volte.

Ora, nessuno ha sentito il Krakatoa in Inghilterra o a Toronto. Non c’era un “boom” udibile a San Pietroburgo. Invece, ciò che quei luoghi registrarono furono dei picchi di pressione atmosferica – la stessa aria che si tendeva e poi si rilasciava con un sospiro, mentre le onde del suono del Krakatoa lo attraversavano. Ci sono due lezioni importanti sul suono: Uno, non devi essere in grado di vedere la cosa più rumorosa del mondo per poterla sentire. Secondo, solo perché non puoi sentire un suono non significa che non ci sia. Il suono è potente e pervasivo e ci circonda tutto il tempo, che ne siamo consapevoli o no.

In generale, il nostro mondo è molto più affollato di quanto pensiamo. Tutti noi viviamo la vita come se fossimo Maria von Trapp, dondolando le braccia in un campo vuoto. In realtà, siamo più come i pendolari della metropolitana alle 5 del pomeriggio – circondati in ogni direzione dalle molecole che compongono l’aria intorno a noi. Schiocca le dita e scuoti le particelle accanto a te. Mentre si dimenano, urtano le particelle accanto a loro, che, a loro volta, spingono le particelle accanto a loro.

Queste oscillazioni sono ciò che i barometri del mondo stavano misurando sulla scia dell’eruzione del Krakatoa. Di nuovo, pensate di essere su un vagone affollato di un treno. Se tu dovessi controllare l’anca della persona che ti sta accanto – cosa che non raccomando – questa si irrigidirebbe e si allontanerebbe da te. Nel processo, probabilmente andrebbe a sbattere contro la persona successiva, che si irrigidirebbe e si allontanerebbe da loro. (Ci sarebbero anche parole scambiate, ma questo non è né pertinente al nostro esperimento di pensiero né adatto ai bambini). Nel frattempo, però, la persona originale che hai urtato si è rilassata. Il modello viaggia attraverso la folla – bump-tense-wiggle-sigh, bump-tense-wiggle-sigh.

Questo è l’aspetto di un’onda sonora. È anche il motivo per cui non si possono sentire i suoni nello spazio. Essere nel vuoto è come essere in un vagone della metropolitana vuoto – non c’è un mezzo molecolare attraverso cui il modello di movimento, tensione e rilascio possa viaggiare. Allo stesso modo, il suono viaggia un po’ diversamente nell’acqua rispetto all’aria, perché le molecole nell’acqua sono più compatte – un vagone della metropolitana di Tokyo rispetto a uno di New York.

Per esempio, l’animale più rumoroso della Terra potrebbe, in effetti, vivere nell’oceano. I capodogli usano l’ecolocalizzazione per navigare, in modo simile a quello che usano i pipistrelli: emettono un clic e possono capire cosa c’è nei dintorni dal modo in cui l’onda sonora rimbalza sugli oggetti e ritorna a loro. Il clic di un capodoglio è 200 decibel, l’unità utilizzata per misurare l’intensità di un suono, ha detto Jennifer Miksis-Olds, professore associato di acustica alla Penn State. Per darvi un’idea della scala, il suono più forte che la NASA abbia mai registrato è stato il primo stadio del razzo Saturn V, che ha raggiunto i 204 decibel.

Ma la balena non è davvero così forte come il razzo, mi ha detto. Poiché l’acqua è più densa dell’aria, il suono in acqua si misura su una scala di decibel diversa. In aria, il capodoglio sarebbe ancora estremamente forte, ma molto meno – 174 decibel. Questo equivale all’incirca ai livelli di decibel misurati al barometro più vicino, a 100 miglia dall’eruzione del Krakatoa, ed è abbastanza forte da rompere i timpani delle persone. Basti dire che probabilmente non vuoi passare molto tempo a nuotare con i capodogli.

Perché il suono è tutto sul movimento di oggetti invisibili, è anche possibile che questo movimento avvenga e che tu non lo senta. Questo perché le molecole devono muoversi nel modo giusto quando colpiscono il nostro timpano. Se il movimento attraversa la folla di molecole troppo lentamente o troppo velocemente, il nostro corpo non può trasferire quel movimento in segnali che il nostro cervello capisce. Questo si chiama frequenza, e si misura in hertz. Gli esseri umani possono sentire una gamma piuttosto ampia – da 64 hertz a 23.000 hertz.1

Ma hertz e decibel sono indipendenti l’uno dall’altro. Un suono può essere estremamente forte ed essere ancora ad una frequenza che non possiamo sentire. Questo è ciò che ha viaggiato fino all’Inghilterra e oltre dopo l’eruzione del Krakatoa: onde sonore che erano impercettibili per gli esseri umani. Poiché le onde sonore a frequenza estremamente bassa possono viaggiare molto, molto più lontano delle frequenze più alte, sono proprio i suoni a bassa frequenza che possono fare questo tipo di viaggi epici. Gli scienziati lo chiamano infrasuono, e lo stanno ascoltando per tutta una serie di ragioni. La Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization ha 60 stazioni di monitoraggio in 35 paesi e usa gli infrasuoni per individuare le detonazioni nucleari illegali. L’USArray, che è gestito da un consorzio di università e agenzie governative, misura gli infrasuoni in tutto il continente nordamericano come un modo per imparare la sismologia. Entrambe queste reti usano microbarometri e microfoni a bassa frequenza, tracciando gli infrasuoni moderni in modo simile al modo in cui gli scienziati una volta tracciavano gli infrasuoni del Krakatoa.

E ci sono molti, molti suoni da tracciare, ha detto Michael Hedlin. Lui e sua moglie, Catherine de Groot-Hedlin, gestiscono lo Scripps Institution of Oceanography’s Laboratory for Atmospheric Acoustics e studiano i dati degli infrasuoni. Hedlin può elaborare quei dati – essenzialmente solo accelerandoli – in modo che diventino udibili da orecchie umane. Suoni fantasma fatti carne.

I sensori di Hedlin sentono i temporali che passano a centinaia di chilometri di distanza. Sentono i suoni delle miniere di carbone che avvengono nello stato vicino. E poi ci sono i suoni più costanti. Il vento soffia. Le onde dell’oceano si schiaffeggiano a vicenda. I segnali inudibili viaggiano per centinaia di miglia, a volte migliaia. Quando l’ho chiamato da Minneapolis, senza sbocchi sul mare, Hedlin mi ha detto: “Probabilmente sei immerso in suoni dell’oceano che non puoi sentire”

Milton Garces, il direttore del Laboratorio Infrasuoni dell’Istituto di Geofisica e Planetologia delle Hawaii, era d’accordo. In particolare, mi ha detto che due suoni interferiscono con la rete del Trattato sulla messa al bando del nucleare, perché sono così costanti, così pervasivi e così forti. Il primo sono i microbarom, che si verificano ai margini delle tempeste in mare, quando due onde oceaniche che viaggiano in direzioni opposte si incontrano, amplificandosi a vicenda in un’onda che è più grande di entrambe da sole. L’altro è solo il suono del vento – che può raggiungere livelli di decibel infrasuoni equivalenti a quelli di una moto. “Abbiamo sviluppato la nostra soglia uditiva per non impazzire”, mi ha detto Garces. “Se avessimo la percezione dell’udito in quella banda sarebbe difficile comunicare. È sempre lì.”

Anche con questa protezione, gli infrasuoni estremamente forti possono ancora avere un impatto sul nostro corpo. Gli esseri umani esposti a infrasuoni sopra i 110 decibel sperimentano cambiamenti nella loro pressione sanguigna e nella frequenza respiratoria. Hanno vertigini e difficoltà a mantenere l’equilibrio. Nel 1965, un esperimento dell’Air Force ha scoperto che gli esseri umani esposti a infrasuoni nella gamma di 151-153 decibel per 90 secondi hanno iniziato a sentire il loro petto muoversi senza il loro controllo. Ad un decibel abbastanza alto, i cambiamenti di pressione atmosferica degli infrasuoni possono gonfiare e sgonfiare i polmoni, servendo effettivamente come mezzo di respirazione artificiale.

E questo, Kara Jo, è il motivo per cui non voglio rispondere alla tua domanda senza parlarti anche del suono più forte che non puoi sentire. Si tratta della meteora di Chelyabinsk, che è esplosa nel cielo sopra la Russia meridionale, vicino al confine tra Europa e Asia, il 15 febbraio 2013. I sensori del trattato Test-Ban hanno raccolto gli infrasuoni a più di 9.000 miglia dalla fonte e le onde sonore hanno fatto il giro del mondo. Il sensore più vicino era a 435 miglia, mi ha detto Garces, e anche a quella distanza il livello di decibel dell’infrasuono ha raggiunto i 90. Si scopre che le cose non devono dire “boom” per fare boom.