Les questions que les enfants se posent à propos de la science ne sont pas toujours faciles à répondre. Parfois, leur petit cerveau peut conduire à de grands endroits que les adultes oublient d’explorer. Dans cet esprit, nous avons lancé une série intitulée Science Question From a Toddler, qui utilisera la curiosité des enfants comme point de départ pour enquêter sur les merveilles scientifiques que les adultes ne pensent même pas poser. Les réponses sont destinées aux adultes, mais elles ne seraient pas possibles sans l’émerveillement que seul un enfant peut apporter. Je veux que les tout-petits de votre vie en fassent partie! Envoyez-moi leurs questions scientifiques et elles peuvent servir d’inspiration pour une chronique. Et maintenant, notre tout-petit…

Q: Je veux entendre ce qui est le plus bruyant au monde! – Kara Jo, 5 ans

Non. Non, vraiment pas. Vous voyez, il y a cette chose à propos du son que même nous les adultes avons tendance à oublier – ce n’est pas un arc-en-ciel scintillant qui flotte sans aucun lien avec le monde physique. Le son est mécanique. Un son est une poussée – juste un petit, un tapotement sur la membrane étroitement étirée de votre tympan. Plus le son est fort, plus le coup est fort. Si un son est assez fort, il peut déchirer un trou dans votre tympan. Si un son est assez fort, il peut vous pénétrer comme un secondeur et vous frapper à plat sur vos fesses. Lorsque l’onde de choc d’une bombe nivelle une maison, c’est le son qui déchire les briques et les éclats de verre. Le son peut vous tuer.

Considérez ce morceau d’histoire: le matin du 27 août 1883, les éleveurs d’un camp de moutons à l’extérieur d’Alice Springs, en Australie, ont entendu un bruit comme deux coups de feu d’un fusil. À ce moment précis, l’île volcanique indonésienne de Krakatoa se soufflait en morceaux à 2,233 miles de distance. Les scientifiques pensent que c’est probablement le son le plus fort que les humains aient jamais mesuré avec précision. Non seulement il y a des enregistrements de personnes entendant le son du Krakatoa à des milliers de kilomètres de là, mais il y a aussi des preuves physiques que le bruit de l’explosion du volcan a parcouru le monde à plusieurs reprises.

Maintenant, personne n’a entendu Krakatoa en Angleterre ou à Toronto. Il n’y avait pas de «boum» audible à Saint-Pétersbourg. Au lieu de cela, ces endroits ont enregistré des pics de pression atmosphérique – l’air même se tendant puis se relâchant avec un soupir, alors que les ondes sonores du Krakatoa passaient à travers. deux leçons importantes sur le son là-dedans: Premièrement, il n’est pas nécessaire de pouvoir voir la chose la plus bruyante du monde pour l’entendre. Deuxièmement, ce n’est pas parce que vous ne pouvez pas entendre un son que ce n’est pas le cas. Le son est puissant et omniprésent et il nous entoure tout le temps, que nous en soyons conscients ou non.

En général, notre monde est bien plus encombré que nous pensons que oui. Nous vivons tous la vie comme nous sommes Maria von Trapp, balançant nos bras dans un champ vide. En réalité, nous sommes plus comme des navetteurs dans le métro à 17 heures – cernés dans tous les sens par les molécules qui composent l’air qui nous entoure. Claquez vos doigts et vous bousculez les particules juste à côté de vous. En bougeant, elles heurtent les particules à côté d’elles, ce qui, en tur n, donnez un coup de coude aux particules à côté d’elles.

Ces oscillations sont ce que mesuraient les baromètres du monde à la suite de l’éruption du Krakatoa. Encore une fois, pensez à être dans un wagon bondé. Si vous deviez vérifier la hanche de la personne à côté de vous – ce que je ne recommande pas – elle se crisperait et s’éloignerait de vous. Dans le processus, ils tomberaient probablement sur la personne suivante, qui se crisperait et s’éloignerait d’eux. (Il y aurait aussi des mots échangés, mais ce n’est ni pertinent pour notre expérience de pensée ni adapté aux enfants.) Pendant ce temps, cependant, cette personne originale que vous avez rencontrée s’est maintenant détendue. Le motif se propage à travers la foule – bump-tendu-wiggle-soupir, bump-tense-wiggle-soupir.

Voilà à quoi ressemble une onde sonore. C’est aussi la raison pour laquelle vous n’entendez pas les sons dans l’espace. Être dans le vide, c’est comme être dans une voiture de métro vide – il n’y a pas de milieu moléculaire pour le mouvement, la tension et la libération à traverser. De même, le son se déplace un peu différemment dans l’eau et dans l’air, car les molécules dans l’eau sont plus compactes – une voiture de métro de Tokyo par rapport à une à New York.

Par exemple, l’animal le plus bruyant sur Terre pourrait, en fait, vivre dans l’océan. Les cachalots utilisent l’écholocalisation pour naviguer, semblable à ce que les chauves-souris utilisent – ils émettent un clic et peuvent comprendre ce qui se passe grâce à la façon dont l’onde sonore rebondit sur les objets et leur revient. Le clic d’un cachalot est de 200 décibels, l’unité utilisée pour mesurer l’intensité d’un son, a déclaré Jennifer Miksis-Olds, professeur agrégé d’acoustique à Penn State. Pour vous donner une idée de l’échelle, le son le plus fort que la NASA ait jamais enregistré était le premier étage de la fusée Saturn V, qui cadencé à 204 décibels.

Mais la baleine n’est pas vraiment aussi forte que la fusée, m’a-t-elle dit. Parce que l’eau est plus dense que l’air, le son dans l’eau est mesuré sur une échelle de décibels différente.Dans l’air, le cachalot serait toujours extrêmement bruyant, mais nettement moins – 174 décibels. Cela équivaut à peu près aux niveaux de décibels mesurés au baromètre le plus proche, à 160 km de l’éruption du Krakatoa, et est suffisamment fort pour briser les tympans des gens. Inutile de dire que vous ne voudrez probablement pas passer beaucoup de temps à nager avec les cachalots.

Parce que le son est une question de mouvement d’objets invisibles, il est également possible que cette motion se produise et que vous ne l’entendiez pas. C’est parce que les molécules doivent bouger juste quand elles touchent notre tympan. Si le mouvement traverse la foule de molécules trop lentement ou trop rapidement, notre corps ne peut pas transférer ce mouvement en signaux que notre cerveau comprend. C’est ce qu’on appelle la fréquence et elle est mesurée en hertz. Les humains peuvent entendre une plage assez large – de 64 hertz à 23 000 hertz.1

Mais le hertz et les décibels sont indépendants l’un de l’autre. Un son peut être extrêmement fort et être toujours à une fréquence que nous ne pouvons pas entendre. C’est ce qui a voyagé jusqu’en Angleterre et au-delà après l’éruption du Krakatoa: des ondes sonores inaudibles pour les humains. Étant donné que les ondes sonores à très basse fréquence peuvent voyager beaucoup, beaucoup plus loin que les fréquences plus élevées, ce sont spécifiquement les sons à basse fréquence qui peuvent faire ce genre de voyages épiques. Les scientifiques appellent cet infrason, et ils l’écoutent, pour toute une série de raisons. L’Organisation du Traité d’interdiction complète des essais nucléaires dispose de 60 stations de surveillance dans 35 pays et utilise des infrasons pour détecter les explosions nucléaires illégales. L’USArray, qui est géré par un consortium d’universités et d’agences gouvernementales, mesure les infrasons à travers le continent nord-américain comme un moyen d’apprendre la sismologie. Ces deux réseaux utilisent des microbaromètres et des microphones à basse fréquence, suivant les infrasons modernes de la même manière que les scientifiques suivaient autrefois les infrasons de Krakatoa.

Et il y a beaucoup, beaucoup de sons à suivre, a déclaré Michael Hedlin. Lui et son épouse, Catherine de Groot-Hedlin, dirigent le laboratoire d’acoustique atmosphérique de la Scripps Institution of Oceanography et étudient les données infrasonores. Hedlin peut traiter ces données – essentiellement en les accélérant – afin qu’elles deviennent audibles aux oreilles humaines. Les sons des fantômes ont fait chair.

Les capteurs d’Hedlin entendent les orages rouler à des centaines de kilomètres. Ils entendent les sons de l’extraction du charbon comme cela se passe dans l’état suivant. Et puis il y a les sons les plus constants. Le vent souffle. Les vagues sur l’océan se giflent. Les signaux inaudibles parcourent des centaines de kilomètres, parfois des milliers. Quand je l’ai appelé de Minneapolis, sans littoral, Hedlin m’a dit: « Vous êtes probablement immergé dans les sons de l’océan que vous ne pouvez pas entendre. »

Milton Garces, le directeur de le Laboratoire des infrasons de l’Institut de géophysique et de planétologie de Hawaï a accepté. En particulier, il m’a dit que deux sons interfèrent avec le réseau du Traité d’interdiction des essais nucléaires, car ils sont si constants, si omniprésents et si bruyants. Les microbaromes sont d’abord , qui se produisent sur les bords des tempêtes en mer, lorsque deux vagues océaniques se déplaçant dans des directions opposées se rencontrent, s’amplifiant l’une l’autre en une vague plus grande que l’une ou l’autre était seule. L’autre est juste le bruit du vent – qui peut atteindre des niveaux de décibels infrasons équivalent à ceux d’une moto. « Nous avons développé notre seuil d’audition pour ne pas devenir fou », m’a dit Garces. « Si nous avions une perception auditive dans cette bande, il serait difficile de communiquer. Elle est toujours là. »

Même avec cette protection, des infrasons extrêmement forts peuvent toujours avoir un impact sur notre corps. Les humains exposés aux infrasons au-dessus 110 décibels subissent des changements dans leur pression artérielle et leur fréquence respiratoire. Ils ont des vertiges et ont du mal à maintenir leur équilibre. En 1965, une expérience de l’armée de l’air a révélé que les humains exposés à des infrasons de l’ordre de 151 à 153 décibels pendant 90 secondes ont commencé à ressentir leur les poitrines bougent sans leur contrôle. À un décibel suffisamment élevé, les changements de pression atmosphérique des infrasons peuvent gonfler et dégonfler les poumons, servant efficacement de moyen de respiration artificielle.

Et ça, Kara Jo, c’est pourquoi je ne Je ne veux pas répondre à votre question sans vous parler du son le plus fort que vous ne pouvez pas entendre. Ce serait le météore de Tcheliabinsk, qui a explosé dans le ciel au-dessus du sud de la Russie, près de la frontière entre l’Europe et l’Asie, le 15 février 2013. Tes Les capteurs du Traité t-Ban ont capté les infrasons à plus de 9 000 miles de la source et les ondes sonores ont fait le tour du globe. Le capteur le plus proche était à 435 miles, m’a dit Garces, et même à cette distance, le niveau de décibels des infrasons atteignait 90. Il s’avère que les choses n’ont pas à dire « boum » pour faire boum.