Невероятно громкий звук, обошедший Землю четыре раза

http://nautil.us/issue/38/noise/the-sound-so-loud-that-it-circled-the-earth-four-times
  • Перевод
image

27 августа 1883 года Земля породила звук, громкость которого с тех пор не была превзойдена.

Звук родился на острове Кракатау, расположенном между Явой и Суматрой в Индонезии, в 10:02 утра по местному времени. Его слышали в 2080 км на Андаманских и Никобарских островах («были слышны удивительные звуки, будто пальба из пушек»); в 3200 км в Новой Гвинее и западной Австралии («серия громких звуков, напоминающих артиллерию в направлении на северо-запад»); и даже в 4800 км в Индийском океане на острове Родригес недалеко от Маврикия («идущий с востока звук, будто отдалённый рёв тяжёлых пушек») [1]. В общей сложности его слышали люди в 50 различных географических точках, покрывающих 1/13 часть земного шара.

Задумайтесь о том, насколько это удивительно. Если в Нижнем Новгороде вам кто-нибудь скажет, что слышал звук из Москвы, вы посмотрите на него с подозрением. Но Нижний Новгород находится в 400 км от Москвы. А в описываемом случае всё было так, будто человек, находившийся в Чите, слышал звук, идущий из Москвы. Со скоростью передвижения 1233 км/ч, звуку на преодоление такого пути требуется около 4 часов. Это был самый далеко распространившийся звук в известной нам истории.

image
Откуда можно было услышать извержение

Так что же могло создать настолько громкий взрыв? На Кракатау произошло извержение вулкана, настолько мощное, что оно разорвало остров, и выпустило столб дыма, поднявшегося в атмосферу на 27 км, согласно наблюдавшего его геологу. Из этого можно вычислить, что дым рвался из вулкана со скоростью 2500 км/ч – то есть, порядка 800 м/с. Это в два раза больше скорости звука.

Взрыв породил смертельное цунами с волнами высотой в 30 м. Было смыто и полностью разрушено 165 прибрежных деревень и поселений. Колонисты из Нидерландов, заправлявшие в то время в Индонезии, оценили количество жертв в 36 417, но по некоторым оценкам, их могло быть порядка 120 000. [2, 3]

Британское судно «Замок Норем» во время извержения был в 40 милях от Кракатау. Капитан записал в журнале, «Настолько громкие были взрывы, что у половины из моей команды повредились барабанные перепонки. Последние мои мысли были о моей дорогой супруге. Я убеждён, что настал Судный день».

image
Литография извержения, 1888 год

Но звуки возникли не из-за конца света, а из-за флуктуаций давления воздуха. Барометр на газовом заводе в Батавии (ныне Джакарта), в 160 км от места взрыва, зафиксировал повышение давление на 6 мм рт.ст. Это порядка 172 дб звукового давления, очень громкий шум. При работе отбойным молотком вы подвергаетесь давлению в 100 дб. Болевой порог человека – порядка 130 дб, а если бы вы неудачно встали рядом с реактивным двигателем, вы бы подверглись давлению 150 дб. (Увеличение на 10 дб примерно оценивается человеком как двукратное увеличение громкости). При извержении Кракатау было зарегистрировано 172 дб на расстоянии в 160 км. Это настолько потрясающе громко, что практически находится на границе понятия «звука».

Когда вы напеваете песенку или произносите слова, вы заставляете молекулы воздуха колебаться вперёд и назад десятки или сотни раз в секунду, из-за чего давление воздуха в некоторых местах увеличивается, а в других уменьшается. Чем громче звук, тем интенсивнее колебания и тем больше флуктуации давления. Но существуют ограничения на громкость звука. В какой-то момент колебания становятся слишком велики, и нижняя планка давления опускается до нуля – до вакуума – и ниже уже не опустится. Это ограничение в атмосфере Земли достигается примерно при 194 дб. Ещё громче, и звук уже не будет распространяться по воздуху, он будет нести воздух с собой, создавая передвигающуюся область высокого давления, ударную волну.

Ближе к Кракатау звук превысил все ограничения, и создал такой мощный порыв воздуха высокого давления, что он порвал барабанные перепонки у моряков в 40 милях. Пройдя тысячи километров, дойдя до Австралии и Индийского океана, колебания звука уменьшились, и начали напоминать отдалённый выстрел. После 4800 км путешествия волна давления стала слишком тихой для человеческого уха, но продолжала распространяться и далее, несколько дней отражаясь по всему земному шару. Атмосфера звенела, как колокол, незаметно для нас, но заметно для наших приборов.

В 1883 году погодные станции в городах всего мира использовали барометры для отслеживания изменений в атмосферном давлении. Через 6 часов 47 минут после извержения Кракатау, всплеск давления был зарегистрирован в Калькутте. Через 8 часов импульс достиг Маврикия на западе и Мельбурна с Сиднеем на востоке. Через 12 часов импульс заметили в Санкт-Петербурге, а затем в Вене, Риме, Париже, Берлине и Мюнхене. Через 18 часов импульс дошёл до Нью-Йорка, Вашингтона и Торонто. Невероятно, но целых пять дней после взрыва погодные станции в 50 городах по всему миру регистрировали этот беспрецедентный всплеск давления, повторяющийся примерно каждые 34 часа. Примерно столько времени требуется звуку на путешествие вокруг всей планеты.

В общем, волна давления от Кракатау обошла земной шар 3-4 раза в каждом направлении. В городах было зарегистрировано до семи всплесков давления, поскольку они ощущали ударные волны, пришедшие к ним с обеих сторон. Приливные станции в Индии, Англии и Сан-Франциско отмечали повышение океанских волн одновременно с воздушным импульсом, и такой эффект был отмечен впервые. Это был звук, который уже нельзя было услышать, но он продолжал путешествовать вокруг света – этот феномен назвали «великой воздушной волной».

Недавно туристы сняли невероятное видео извержения вулкана в Папуа – Новой Гвинее. Если присмотреться, из него можно получить представление о волне давления, созданной вулканом.



Извержение вулкана порождает внезапный всплеск атмосферного давления. Видно, как он перемещается по воздуху, и конденсирует по пути водяной пар в облака. Снимавшие видео, к счастью, были достаточно далеко от извержения, и волне давления потребовалось некоторое время, чтобы достичь их. При ударе волны о лодку, примерно через 13 секунд после взрыва, слышно громкий звук, похожий на выстрел, вместе с порывом воздуха. Это значит, что лодка была примерно в 4,4 км от вулкана. Нечто подобное случилось и с Кракатау, только тогда «выстрел» услышали не в 4 км, а в 4800 км от вулкана, что демонстрирует непостижимую и огромную разрушительную силу природы.

Ссылки


1. Judd, J.W., et al. The Eruption of Krakatoa, and Subsequent Phenomena Trübner & Company, (1888).

2. Winchester, S. Krakatoa: The Day the World Exploded Penguin, London, United Kingdom (2004).

3. Simkin, T. & Fiske, R.S. Krakatau, 1883, the Volcanic Eruption and Its Effects Smithsonian Institution Scholarly Press, Washington, D.C. (1983).
Поделиться публикацией
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 62
  • +2
    Думаю, в данном случае нужно говорить об инфразвуке. Обычный звук довольно быстро ослабевает с расстоянием, остаётся только низко- и сверхнизкочастотная составляющая. Все ведь знакомы с эффектом, когда находишься в нескольких километрах от концертной площадки, и до тебя долетает в основном бубнёж сабвуферов, немного слышны голоса, а высоких частот не слышно.
    • +15
      Вот единственное что по-моему, без сомнения, стоит зарегулировать в России, так это покупку и использование сабвуферов. Чтобы как в случае с огнестрельным оружием, каждый НЧ-динамик состоял на учёте и участковый приходил и проверял, что он используется только в помещении с соответствующей звукоизоляцией.
      Чтобы сначала выдавать лицензию на саб 100+ герц, а после 5 лет владения без нарушений — разрешать и 20+ герц. Проводить специальное обучение по выбору подходящей в данной ситуации громкости.
      Ибо накипело!
      • 0
        распределение мощности по спектру на пати примерно такое:
        5% — ВЧ
        20% — СЧ
        70% — НЧ
        • +3
          Ещё 5% ушло на коричневую ноту?
          • +1
            виноват, в трёх соснах заблудился:)
            25% конечно
      • +5
        А что нужно сделать, чтобы не порвались перепонки? Открыть рот и нёбо? Заткнуть уши?
        • 0
          Тоже этот вопрос заинтересовал.
          • +8
            Поймал себя за тем, что на всякий случай смотрю видео из статьи с открытым ртом.
            • +3
              Артиллеристы перед выстрелом, затыкаю уши и открывают рот, чтобы выровнять давление. Но в случае с ударной волной не всё так просто, она в буквальном смысле бьёт по человеку, приводя даже к разрыву внутренних органов.
              • +19
                «С раскрытым ртом слушает свою жену Сысой Свиридович Сидоров, чтобы звуковое давление на перепонки снаружи и изнутри было одинаковым.» (с) Андрей Кнышев
            • +6
              Рот открывают только если нет возможности защитить уши, иначе нужно закрыть уши, зажмурить глаза и самому напрячься, чтобы создать мышечный каркас… это если ожидается сильная ударная волна.
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • 0
              У меня как раз были вопросы по звуку, статья на них ответила.
              • –3
                Вообще, «флюктуации» — это медицинский термин, но я уже не первый раз вижу его употребление на хабре.
                • 0
                  Очевидно же, что это опечатка. Имелась в виду флуктуация.
                  • +1
                    На gramota.ru и Википедии различий между этими словами нет.

                    https://ru.wikipedia.org/wiki/Флуктуация
                    http://gramota.ru/slovari/dic/?word=флюктуация&all=x
                  • 0
                    Судя по gramota.ru, равнозначные написания.

                    http://gramota.ru/slovari/dic/?word=%D1%84%D0%BB%D1%8E%D0%BA%D1%82%D1%83%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F&all=x
                    • 0
                      Если обратить внимание на частоту использования, то «флуктуация» в техническом контексте явно впереди: google:«флюктуация тока»
                    • –1
                      Ага, «флюктуации тока» — однозначно медицинский термин.
                      • 0
                        Насколько я понял, и насколько знаю русский язык, имелось ввиду «перепады давления».
                      • 0
                        Я читал, что ударная волна после термоядерного взрыва (50 МТонн) на Новой Земле в 1961 тоже обошла вокруг Земли 4 раза. Интересно звук там был тише или его тоже слышали также далеко?
                        • +3
                          Я вот тоже подумал, неужели звук от ядерной бомбы — тише?
                          • +4
                            Если верить Википедии, то энерговыделение взрыва Кракатау было в 4 раза больше, чем у самой мощной испытанной термоядерной бомбы. Так что да, вероятно, тише.
                            • 0
                              да, действительно непостижимо!)
                              • +5
                                Это не так важно, важнее мощность, то есть насколько размазана энергия во времени. Так что Кузькина Мать рекорд из поста явно побила. Раз была ударная волна — был и звук. А у.в. была и действительно обогнула шарик не один раз.

                                Да и Санторин безусловно побил, просто фиксация результатов тогда была слабее.
                                • 0
                                  А вот мощность совсем не факт что у термоядерной бомбы больше. Сама-то ядерная реакция происходит очень быстро, но вот потом эта энергия наружу выбирается довольно долго, т.к. материал бомбы и воздух вокруг нее сразу же превращаются в плазму, которая мешает дальнейшему распространению энергии.
                                  В мощных термоядерных зарядах сама реакция занимает микросекунды, но вот энергия из образовавшегося плазменного шара потом выделяется десятки секунд. Почти как на Солнце когда термоядерные реакция происходят почти мгновенно, но потом проходят еще тысячи лет прежде чем выделившаяся в них энергия доберется до поверхности и будет излучена в космос.
                                  Тут тоже самое только в миниатюре с поправкой на масштабы.

                                  И основная часть энергии мощных водородных зарядов выделяется в виде излучения (в основном света и ИК), а не ударной волны. Особенно у воздушных взрывов как «Кузькина мать».
                                  Тогда как «взрыв» вулкана это очень быстрое высвобождение накопившейся механической энергии большая часть которой уходит в воздушную ударную волну и сейсмические волны.
                            • 0
                              Там диапазон вроде другой. А вообще да, стёкла повыбивало в Скандинавии.
                              • 0
                                Ударная волна распространяется в воздухе и ее скорость выше скорости звука. А после этой матери — вокруг земного шара шла сейсмическая волна.
                              • 0
                                А как насчёт громкости ядерного взрыва? Хотя, звуковая волна от царь бомбы только 3 раза обогнула земной шар по официальной информации.
                                • +6
                                  А что могло произойти в зеркально удаленной точке планеты? По моим прикидкам это в Колумбии. Ведь как бы не ослабевала ударная волна она должна была схлопнуться почти в одновременно в одной точке. На идеальной сферической планете конечно.
                                  • +3
                                    Ну так то на идеально сферической, не говоря уж о потерях энергии и о том, что большая часть волны направлена в небо (где она рассеется) и в землю, откуда пойдут сложные переотражения и поглощения. Так что максимум, на что можно рассчитывать — небольшое локальное усиление где-нибудь в Атлантике.
                                    • +4
                                      Ну, в том-то и дело, что планета далеко не идеально сферическая, и даже не только в этом — скорость звука сильно зависит от параметров среды, а атмосфера на Земле ОЧЕНЬ неоднородная. Но если бы планета была идеально сферической и звук в атмосфере распространялся как плоская волна в волноводе (образованном поверхностью и какой-то границей атмосферы) с минимальными потерями энергии, то в точке схождения на противоположной стороне теоретически была бы… тишина. Как ни странно. Потому что звук — это не поперечное колебание, это продольная волна расширения-сжатия, и если в какую-то точку придет со всех сторон волна одинаковой интенсивности, колебание в каждой точке ее фронта будет скомпенсировано колебанием с противоположной стороны. Но стоит заметить, что 1) речь идет именно о точке, то есть в данном контексте — об области пространства с линейными размерами много меньше длины волны, 2) хоть амплитуда будет стремиться к нулю, энергия колебания никуда не денется, с понятными последствиями. Соответственно и «тишина» эта настолько же реальна, насколько реально существование идеальной планеты. :)

                                      А в реальности, если звук все еще будет слышимым, он будет воспринят, как звук, пришедший одновременно (с точностью до запаздывания) со всех сторон. То есть это будет доооооолгий переливчатый тихий гул с неопределенного направления.
                                    • 0
                                      Увеличение на 10 дб примерно оценивается человеком как двукратное увеличение громкости
                                      А можете пояснить источник этого утверждения?

                                      10дБ (1Б), без привязки конкретно к звуку — по определеию соответствует изменению величины в 10 раз.

                                      Если говорить про звук, то увеличение громкости (интенсивности) звука на 10дБ соответстует увеличению интенсивности в 10 раз (по определению выше) и изменению звукового давления в 3,16 раз. Что опять же, не очень сходится фразой из статьи.

                                      Источник: Википедия.
                                      • 0
                                        Та же Википедия поясняет, что восприятие звука (его громкость) — нелинейно, близко к логарифмическому закону, что и даёт рост «громкости» в два раза на каждый порядок звукового давления. Глаз тоже нелинейно яркость воспринимает, кстати.
                                        • 0
                                          Так обе цифры, что я привел (10 и 3,16) относятся именно к логарифмической шкале (не линейной). Вот про «два раза» от звукового давления (или два раза от интенсивности) я не вижу.
                                          • +1
                                            интенсивность експоненциально. «Восприимчивость» (то есть субъективно) логарифмически. Получаем линейно от лагорифмов.

                                            пусть X децибелы. I интенсивность. V восприимчивость
                                            I = e^x
                                            V = log(i)
                                            i = log(e^x) = x

                                            ну и добавивить коефициенты нужно.
                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                          • +1
                                            Если мы говорим о звуке — то каждые 6 дБ — увеличение уровня звукового давления вдвое.

                                            Это легко проверить. Берём любой ГОСТ по шуму с минимальной теорией в начале (хоть старый ГОСТ 12.1.003-83, хоть новый ГОСТ Р ИСО 9612-2013) и смотрим формулу.

                                            «Децибельный» уровень звукового давления считается как 20 логарифмов (десятичных) отношения измеренной линейной амплитуды (в Па) к опорному уровню (20 мкПа). В новом ГОСТ Р ИСО 9612-2013 считается как 10 логарифмов отношения квадратов (от этого ничего не меняется).

                                            Т.е. измеренный уровень в 1 Па соответствует звуковому давлению 94 дБ.
                                            2 Па — 100 дБ.
                                            4 Па — 106 дБ.
                                          • 0
                                            Отличная статья. Еще раз даёт убедиться насколько мощные силы и огромные энергии заключены в окружающем мире. Помню случай, когда исландский вулкан привел к коллапсу воздушного сообщения в европе. Даже ядерный взрыв не может выдать столько энерги. Только с цифрами в статье какая-то путаница. Звук это избыточное давление, в виде колебаний. Если на приборах был зафиксирован рост давления на 6 мм, то это соответствует 799 Па, что будет равно 152 дБ(пиковое значение), а не 172. Это уровень был в 160 км от вулкана, а моряки были в 40 милях! При 172 дБ мне кажется они бы в живых не остались, хотя верно подметили важен и спектральный состав шум. Но цифра 152 дБ более реалистична.
                                            Кстати, 174 дБ — это избыток в 0.1 атм или в 10000 Па(76 мм рт.стоба), а 194 равно 1 атм, каждые 20 дБ дают порядок в отношении уровней давлений.
                                            • 0
                                              возможно, заранее стравливать энергию извержения, например, проделав маленькую дырочку ядерным взрывом, было бы безопаснее для всех. Недостаток ядерного взрыва в том, что продукты разнесет извержением. Ну и да, я.взрывы запрещены :-) С другой стороны, можно и химическим взрывом достаточно бабахнуть.
                                              • +2
                                                Скорее всего, смысл в этом есть:
                                                image
                                                • 0
                                                  Только вот у взрывных извержений вулканов другой механизм, в отличие от землетрясений, не связанный с напряжением на разломах земной коры, которое снимает встряска при ядерных испытаниях.

                                                  Интересное физическое объяснение механизма «срабатывания» вулканов есть в этой работе. Если оно верно, то взрыв рядом с вулканом может спровоцировать немедленное полномасштабное взрывное извержение.
                                                  • +5
                                                    А где на графике (б) землятресение в Армении 1988г в 9 баллов?
                                                    • 0
                                                      магнитуда у него была 6,8-7,2
                                                      • –1
                                                        В эпицентре землетрясения — Спитаке — интенсивность толчков достигла 9-10 баллов

                                                        Пруф
                                                        • +2
                                                          Это баллы по 12-балльной шкале МSK‑64 (Медведева‑Шпонхойера‑Карника)
                                                          а магнитуда считается по Рихтеру, там предел для землетрясений около 9 баллов (больше — только при падении астероидов)

                                                      • 0
                                                        Его магнитуда была между 6.8-7.2: https://ru.wikipedia.org/wiki/Спитакское_землетрясение
                                                        • 0
                                                          Если верить Википедии — то магнитуда в Спитаке не дотягивает, а вообще почему взяли магнитуду именно 8,3, а не 5-6? На вики перечень сильнейших землетрясений с магнитудой выше 8.5 не так много.
                                                          А вот с американскими геологами картинка вроде совпадает. Перечень землетрясений магнитудой 8 и более - здесь.
                                                        • +1
                                                          Почему именно 8.3?
                                                          • +5
                                                            Видимо, чтобы не вошли, например, землетрясения 28 июля 1976 года в Китае и 18 сентября 1985 года в Мексике (оба 8.2). «Если факты не соответствуют теории, тем хуже для фактов».
                                                          • 0

                                                            Рисунок 16 из "О некоторых корреляциях в сейсмодинамике в двух компонентах сейсмической активности Земли" — УФН, 2010, том 180, номер 3, страницы 303–312 — http://www.mathnet.ru/links/07fc679c02b0653802c3ddb51a2cd828/ufn897.pdf = http://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=ufn&paperid=897&option_lang=rus = http://mi.mathnet.ru/ufn897 = http://mi.mathnet.ru/rus/ufn/v180/i3/p303


                                                            Рис. 16. (a) Ежегодная совокупная энергии подземных ядерных взрывов СССР и США, выраженная по шкале Гутенберга — Рихтера согласно (3), (7) в период 1957-1992 гг. [14]. (б) Сильнейшие
                                                            землетрясения с магнитудой m > 8,3 с 1900 г. по 2008 г. [15]. Во время проведения полномасштабной программы подземных испытаний в обеих странах (1966-1988 гг.) землетрясений с указанной магниту­дой не наблюдается.

                                                            Разбор: http://scinquisitor.livejournal.com/70395.html Научные анекдоты: ядерные взрывы спасают от землетрясений? — July 26th, 2015


                                                            третья догадка была связана со следующим наблюдением: почему порог силы землетрясений был выбран именно на уровне 8.3 балла по магнитуде? Почему не 8.4, не 8.5 или не 8? Произвольный выбор порога дает определенную свободу экспериментатору подогнать данные под некоторый результат. Если взять землетрясения с магнитудой хотя бы 8 баллов, картинка получается куда менее впечатляющая, без очевидных для невооруженного взгляда «провала» в период активных ядерных испытаний.
                                                        • +1
                                                          Помню случай, когда исландский вулкан привел к коллапсу воздушного сообщения в европе. Даже ядерный взрыв не может выдать столько энерги.

                                                          В случае исландского вулкана сыграла роль не энергия, а массивные выбросы пепла. Попадая в двигатели самолетов они могли привести к фатальным последствиям, из-за чего полеты временно прекратили.
                                                          • +1
                                                            Не только двигатели, у него были довольно сильные абразивные свойства (частички острые) и ставлкиваясь на высокой высокой скорости (700-900 км/ч) со стеклами кабины пилотов они царапали их поверхность и стекла быстро мутнели из-за чего сильно падает видимость для пилотов.

                                                            Хотя большей частью это были просто перестраховки из-за нежелания рисковать.
                                                        • +1
                                                          причем это — всего лишь маленький вулкан на маленькой планетке вблизи маленькой звезды, вся энергия планеты существенно ниже, например, энергии, выделяющейся в виде гравитационных волн при слиянии сверхмассивных черных дыр… :-)
                                                          • +1
                                                            все относительно, для муравья лужа как море…
                                                          • 0
                                                            Барометр на газовом заводе в Батавии (ныне Джакарта), в 160 км от места взрыва, зафиксировал повышение давление на 6 мм рт.ст. Это порядка 172 дб звукового давления, очень громкий шум.
                                                            То, что барометр показал повышения давления — это ударная волна, а не шум, т.к. барометр очень сильно усредняет. Само по себе повышение давления на 6 мм рт.ст. — рядовое явление и большинством людей не ощущается.
                                                            • 0
                                                              Ударная волна перемещается со скоростью выше скорости звука.

                                                              Там, скорее всего, было просто смещение массы воздуха. Если вообще было. Возможно просто совпадение.
                                                              У меня дома, например, упало за прошлые 24 часа на 4 мм. Без всяких взрывов. Дышал, тоже как обычно, умеренно.
                                                              • +1
                                                                Вероятно, имеется в виду резкое повышение давления. К примеру, в течении нескольких секунд?
                                                            • +1
                                                              А если посмотреть из космоса, атмосферу в месте взрыва сильно вверх вспучило?
                                                              • 0
                                                                Странно, что после этого извержения не было «года без лета». Мало пепла высыпалось?
                                                                • 0
                                                                  Из этого можно вычислить, что дым рвался из вулкана со скоростью 2500 км/ч – то есть, порядка 800 м/с. Это в два раза больше скорости звука.

                                                                  По ссылке пример оценки давления во взорвавшемся ките исходя из скорости, с которой разлетаются капли крови при взрыве.В случае вулкана оценка тоже сделана из условия что газы и пепел поднимаются вверх только благодаря полученной при взрыве кинетической энергии? Мне кажется, что в данном случае немаловажную роль играют разность температур и давлений.
                                                                  • 0
                                                                    Мой друг радиоэлектронник ловил электромагнитные импульсы от молний с помощью контура и с помощью несложной схемы вывдол на динамик. За несколько сотен километров импульс расплывается и вместо «бабац» получается что-то типа «пиииу». Звуковые ипульсы тоже должны как-то искажаться, я думаю

                                                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.