Die Fragen, die Kinder zur Wissenschaft stellen, sind nicht immer einfach zu beantworten. Manchmal kann ihr kleines Gehirn zu großen Orten führen, die Erwachsene vergessen zu erkunden. Vor diesem Hintergrund haben wir eine Reihe mit dem Titel „Wissenschaftliche Frage von einem Kleinkind“ gestartet, in der die Neugier der Kinder als Ausgangspunkt verwendet wird, um die wissenschaftlichen Wunder zu untersuchen, über die Erwachsene nicht einmal nachdenken möchten. Die Antworten sind für Erwachsene, aber ohne das Wunder, das nur ein Kind bringen kann, wären sie nicht möglich. Ich möchte, dass die Kleinkinder in Ihrem Leben ein Teil davon sind! Senden Sie mir ihre wissenschaftlichen Fragen und sie können als Inspiration für eine Kolumne dienen. Und jetzt unser Kleinkind …

F: Ich möchte hören, was das lauteste Ding der Welt ist! – Kara Jo, 5 Jahre

Nein. Nein, das tust du wirklich nicht. Sehen Sie, es gibt etwas an Geräuschen, das selbst wir Erwachsenen gerne vergessen – es ist kein glitzernder Regenbogen, der ohne Verbindung zur physischen Welt herumschwebt. Sound ist mechanisch. Ein Geräusch ist ein Stoß – nur ein kleiner, ein Schlag auf die fest gedehnte Membran Ihres Trommelfells. Je lauter das Geräusch, desto schwerer das Klopfen. Wenn ein Geräusch laut genug ist, kann es ein Loch in Ihr Trommelfell reißen. Wenn ein Geräusch laut genug ist, kann es wie ein Linebacker in Sie hineinpflügen und Sie flach auf Ihren Hintern schlagen. Wenn die Schockwelle einer Bombe ein Haus nivelliert, zerreißt dieses Geräusch Ziegel und zersplittertes Glas. Geräusche können Sie töten.

Betrachten Sie dieses Stück Geschichte: Am Morgen des 27. August 1883 hörten Viehzüchter in einem Schafslager außerhalb von Alice Springs, Australien, ein Geräusch wie zwei Schüsse von einem Gewehr. In diesem Moment blies sich die indonesische Vulkaninsel Krakatoa in 2.233 Meilen Entfernung. Wissenschaftler glauben, dass dies wahrscheinlich der lauteste Ton ist, den Menschen jemals genau gemessen haben. Es gibt nicht nur Aufzeichnungen von Menschen, die das Geräusch von Krakatoa in Tausenden von Kilometern Entfernung hören, sondern auch physische Beweise dafür, dass das Geräusch der Explosion des Vulkans mehrmals um den Globus gereist ist.

Jetzt hat niemand etwas gehört Krakatoa in England oder Toronto. In St. Petersburg war kein „Boom“ zu hören. Stattdessen wurden an diesen Orten atmosphärische Druckspitzen aufgezeichnet – die Luft spannte sich an und löste sich dann mit einem Seufzer, als die Schallwellen von Krakatoa durchgingen Zwei wichtige Lektionen über Geräusche: Erstens muss man nicht in der Lage sein, das lauteste Ding der Welt zu sehen, um es zu hören. Zweitens bedeutet es nicht, dass es kein Geräusch ist, nur weil man es nicht hören kann. ‚ Der Klang ist kraftvoll und durchdringend und umgibt uns die ganze Zeit, ob wir uns dessen bewusst sind oder nicht.

Im Allgemeinen ist unsere Welt viel überfüllter als Wir alle leben so, als wären wir Maria von Trapp und schwingen unsere Arme auf einem leeren Feld. In Wirklichkeit sind wir eher wie Pendler in der U-Bahn um 17 Uhr – von den Molekülen in alle Richtungen eingeklemmt Das macht die Luft um uns herum aus. Schnipp mit den Fingern und du drückst die Partikel direkt neben dir. Während sie wackeln, stoßen sie gegen die Partikel neben ihnen, die in der Luft liegen n, stupse die Partikel neben ihnen an.

Diese Wackelbewegungen haben die Barometer der Welt nach dem Ausbruch von Krakatoa gemessen. Denken Sie auch hier daran, in einem überfüllten Waggon zu sitzen. Wenn Sie die Person neben Ihnen überprüfen würden – was ich nicht empfehle -, würde sie sich anspannen und von Ihnen wegrutschen. Dabei würden sie wahrscheinlich auf die nächste Person treffen, die sich anspannen und von ihnen wegschleichen würde. (Es würden auch Worte ausgetauscht, aber das ist weder für unser Gedankenexperiment von Bedeutung noch kinderfreundlich.) In der Zwischenzeit hat sich die ursprüngliche Person, mit der Sie zusammengestoßen sind, entspannt. Das Muster bewegt sich durch die Menge – Bump-Tense-Wiggle-Seufzer, Bump-Tense-Wiggle-Seufzer.

So sieht eine Schallwelle aus. Dies ist auch der Grund, warum Sie im Weltraum keine Geräusche hören können. In einem Vakuum zu sein ist wie in einem leeren U-Bahn-Wagen – es gibt kein molekulares Medium, durch das sich das Muster von Bewegung, Spannung und Entspannung bewegen kann. Ebenso bewegt sich der Schall im Wasser etwas anders als in der Luft, da die Moleküle im Wasser dichter gepackt sind – ein U-Bahn-Wagen aus Tokio im Vergleich zu einem in New York.

Zum Beispiel könnte das lauteste Tier der Erde tatsächlich im Ozean leben. Pottwale navigieren mithilfe der Echolokalisierung, ähnlich wie Fledermäuse. Sie machen ein Klickgeräusch und können anhand der Art und Weise, wie Schallwellen von Objekten abprallen und zu ihnen zurückkehren, herausfinden, was sich in der Nähe befindet. Das Klicken eines Pottwals beträgt 200 Dezibel, die Einheit, mit der die Intensität eines Geräusches gemessen wird, sagte Jennifer Miksis-Olds, Associate Professor für Akustik am Penn State. Um Ihnen einen Eindruck von der Skala zu geben, war der lauteste Ton, den die NASA jemals aufgenommen hat, die erste Stufe der Saturn V-Rakete, die mit 204 Dezibel eintraf.

Aber der Wal ist nicht wirklich so laut wie der Rakete, sagte sie mir. Da Wasser dichter als Luft ist, wird der Schall im Wasser auf einer anderen Dezibel-Skala gemessen.In der Luft wäre der Pottwal immer noch extrem laut, aber deutlich weniger – 174 Dezibel. Dies entspricht in etwa den Dezibelwerten, die am nächsten Barometer gemessen werden, 100 Meilen von der Krakatoa-Eruption entfernt, und ist laut genug, um das Trommelfell der Menschen zu beschädigen. Es genügt zu sagen, dass Sie wahrscheinlich nicht viel Zeit mit den Pottwalen verbringen möchten.

Weil es beim Klang nur um die Bewegung unsichtbarer Objekte geht, Es ist auch möglich, dass diese Bewegung stattfindet und Sie sie nicht hören. Das liegt daran, dass die Moleküle genau richtig wackeln müssen, wenn sie auf unser Trommelfell treffen. Wenn die Bewegung zu langsam oder zu schnell durch die Menge der Moleküle geht, kann unser Körper diese Bewegung nicht in Signale umwandeln, die unser Gehirn versteht. Dies wird als Frequenz bezeichnet und in Hertz gemessen. Menschen können einen ziemlich breiten Bereich hören – 64 Hertz bis 23.000 Hertz.1

Aber Hertz und Dezibel sind unabhängig voneinander. Ein Ton kann extrem laut sein und dennoch eine Frequenz haben, die wir nicht hören können. Das ist es, was nach dem Ausbruch von Krakatoa bis nach England und darüber hinaus gereist ist: Schallwellen, die für Menschen unhörbar waren. Da extrem niederfrequente Schallwellen viel, viel weiter als höhere Frequenzen wandern können, sind es speziell niederfrequente Klänge, die diese Art von epischen Reisen machen können. Wissenschaftler nennen dies Infraschall und hören aus einer ganzen Reihe von Gründen darauf. Die Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen verfügt über 60 Überwachungsstationen in 35 Ländern und nutzt Infraschall, um illegale nukleare Detonationen zu erkennen. Das USArray, das von einem Konsortium aus Universitäten und Regierungsbehörden verwaltet wird, misst Infraschall auf dem gesamten nordamerikanischen Kontinent, um etwas über Seismologie zu lernen. Beide Netzwerke verwenden Mikrobarometer und Niederfrequenzmikrofone und verfolgen modernen Infraschall ähnlich wie Wissenschaftler einst den Infraschall von Krakatoa aus verfolgten.

Und es gibt viele, viele Geräusche zu verfolgen, sagte Michael Hedlin. Er und seine Frau Catherine de Groot-Hedlin leiten das Labor für atmosphärische Akustik der Scripps Institution of Oceanography und untersuchen Infraschalldaten. Hedlin kann diese Daten verarbeiten – im Wesentlichen nur beschleunigen -, damit sie für menschliche Ohren hörbar werden. Geistergeräusche wurden zu Fleisch.

Hedlins Sensoren hören Gewitter, die durch Hunderte von Kilometern Entfernung rollen. Sie hören die Geräusche des Kohlebergbaus, wie er im nächsten Bundesstaat geschieht. Und dann gibt es die konstanteren Geräusche. Der Wind bläst. Wellen auf dem Ozean schlagen aufeinander. Die unhörbaren Signale legen Hunderte von Kilometern, manchmal Tausende zurück. Als ich ihn aus dem Binnenland von Minneapolis anrief, sagte Hedlin zu mir: „Sie sind wahrscheinlich in Geräusche aus dem Meer versunken, die Sie nicht hören können.“

Milton Garces, der Direktor von Das Infraschalllabor am Hawaii-Institut für Geophysik und Planetologie stimmte dem zu. Insbesondere sagte er mir, dass zwei Geräusche das Netzwerk des Vertrags über das Verbot von Nuklearversuchen stören, weil sie so konstant, so allgegenwärtig und so laut sind. Erstens sind es Mikrobarome Dies geschieht an den Rändern von Stürmen auf See, wenn sich zwei Meereswellen treffen, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen und sich zu einer Welle verstärken, die größer ist als beide allein. Das andere ist nur das Geräusch des Windes – das Infraschall-Dezibel-Pegel erreichen kann Entspricht denen eines Motorrads. „Wir haben unsere Hörschwelle entwickelt, damit wir nicht verrückt werden“, sagte Garces. „Wenn wir in dieser Band eine Hörwahrnehmung hätten, wäre es schwierig zu kommunizieren. Sie ist immer da.“

Selbst mit diesem Schutz können extrem laute Infraschallwirkungen immer noch Auswirkungen auf unseren Körper haben. Menschen, die oben Infraschall ausgesetzt sind 110 Dezibel erfahren Veränderungen ihres Blutdrucks und ihrer Atemfrequenz. Ihnen wird schwindelig und sie haben Probleme, das Gleichgewicht zu halten. 1965 fand ein Luftwaffenexperiment heraus, dass Menschen, die 90 Sekunden lang Infraschall im Bereich von 151-153 Dezibel ausgesetzt waren, anfingen, sich zu fühlen Truhen, die sich ohne ihre Kontrolle bewegen. Bei einem ausreichend hohen Dezibel können die atmosphärischen Druckänderungen von Infraschall die Lunge aufblasen und entleeren und so effektiv als Mittel zur künstlichen Beatmung dienen.

Und deshalb, Kara Jo, ziehe ich an Ich möchte Ihre Frage nicht beantworten, ohne Ihnen auch das lauteste Geräusch zu sagen, das Sie nicht hören können. Dies wäre der Tscheljabinsker Meteor, der am 15. Februar 2013 am Himmel über Südrussland nahe der Grenze zwischen Europa und Asien explodierte. Tes Sensoren des t-Ban-Vertrags nahmen den Infraschall mehr als 14.000 Kilometer von der Quelle entfernt auf, und die Schallwellen umkreisten den Globus. Der nächste Sensor war 435 Meilen entfernt, sagte mir Garces, und selbst in dieser Entfernung erreichte der Infraschall-Dezibel-Pegel 90. Es stellte sich heraus, dass die Dinge nicht „Boom“ sagen müssen, um zu boomen.