子供たちが科学について尋ねる質問に答えるのは必ずしも簡単ではありません。時々、彼らの小さな頭脳は、大人が探検するのを忘れる大きな場所につながる可能性があります。そのことを念頭に置いて、「幼児からの科学の質問」というシリーズを開始しました。このシリーズでは、子供たちの好奇心を出発点として、大人が考えもしない科学的な驚異を調査します。答えは大人向けですが、子供だけが持参できる不思議がなければ不可能です。私はあなたの人生の幼児がその一部になって欲しいです！科学に関する質問を送ってください。コラムのインスピレーションになるかもしれません。そして今、私たちの幼児…

Q：世界で最も騒々しいものが何であるかを聞きたいです！ — Kara Jo、5歳

いいえ。いいえ、あなたは本当にしません。ほら、私たち大人でさえ忘れがちな音についてのこのことがあります。それは、現実の世界とは関係なく浮かんでいるキラキラの虹ではありません。音は機械的です。音は突き出しです—ほんの少し、鼓膜のしっかりと伸びた膜を軽くたたくだけです。音が大きいほど、ノックは重くなります。音が十分に大きい場合、鼓膜に穴が開く可能性があります。音が十分に大きい場合、それはラインバッカーのようにあなたに鋤き込み、あなたのお尻を平らに叩くことができます。爆弾からの衝撃波が家を平らにするとき、それはレンガを引き裂き、ガラスを砕く音です。音はあなたを殺す可能性があります。

この歴史の一部を考えてみましょう。1883年8月27日の朝、オーストラリアのアリススプリングス郊外の羊の野営地の牧場主が2発の銃弾のような音を聞きました。ライフル。その瞬間、インドネシアの火山島クラカトアは、2,233マイル離れたところに吹き飛ばされていました。科学者たちは、これはおそらく人間がこれまでに正確に測定した中で最も大きな音だと考えています。何千マイルも離れたクラカトアの音を聞いた人々の記録があるだけでなく、火山の爆発の音が世界中を何度も伝わったという物理的な証拠もあります。

今、誰も聞いていませんイギリスまたはトロントのクラカトア。サンクトペテルブルクでは「ブーム」の音は聞こえませんでした。代わりに、それらの場所で記録されたのは大気圧の急上昇でした。クラカトアからの音の波が通過するにつれて、空気が緊張し、ため息をついて放出されました。そこにある音についての2つの重要な教訓：1つは、それを聞くために世界で最も大きなものを見ることができる必要はない、2つ目は、音が聞こえないからといって、そうではないということではありません。音は強力で普及しており、私たちがそれを認識しているかどうかに関係なく、常に私たちを取り囲んでいます。

一般的に、私たちの世界はよりもはるかに混雑しています。私たちは皆、マリア・フォン・トラップのように、空のフィールドで腕を振り回しながら生きています。実際には、午後5時に地下鉄で通勤しているようなもので、分子によって四方八方に縁取られています。それが私たちの周りの空気を作り上げます。指をパチンと鳴らして、すぐ隣の粒子を揺らします。小刻みに動くと、隣の粒子にぶつかります。 n、それらの隣の粒子を少しずつ動かします。

これらの小刻みに動くものは、クラカトアの噴火の結果として世界の気圧計が測定していたものです。繰り返しになりますが、混雑した電車に乗っていることを考えてみてください。もしあなたがあなたの隣に立っている人をヒップチェックするなら—私はお勧めしません—彼らは緊張してあなたからすくうでしょう。その過程で、彼らはおそらく次の人にぶつかり、緊張して離れていくでしょう。 （言葉も交わされますが、それは私たちの思考実験と密接な関係はなく、子供にも優しいものではありません。）しかし、あなたがぶつかった元の人は今やリラックスしています。パターンは群衆の中を移動します—バンプ-テンス-ウィグル-ため息、バンプ-テンス-ウィグル-ため息。

それは音波がどのように見えるかです。宇宙で音が聞こえないのもそのためです。真空状態にあることは、空の地下鉄車両にいるようなものです。動き、緊張、解放のパターンが通過するための分子媒体はありません。同様に、水中の分子はより密に詰まっているため、音は空気中とは少し異なります。ニューヨークの地下鉄の車と比べて東京の地下鉄の車です。

たとえば、地球上で最も大きな動物は、実際には海に住んでいる可能性があります。マッコウクジラは、コウモリが使用するのと同じように、エコーロケーションを使用してナビゲートします。クリック音を鳴らし、音波がオブジェクトに跳ね返ってオブジェクトに戻る方法で、周囲の状況を把握できます。マッコウクジラのクリック音は200デシベルで、音の強さを測定するために使用される単位であると、ペンシルベニア州立大学のジェニファーミクシスオールズ准教授は述べています。スケール感を与えるために、NASAがこれまでに録音した中で最も大きな音は、204デシベルでクロックインしたサターンVロケットの最初のステージでした。

しかし、クジラは実際にはそれほど大きくありません。ロケット、彼女は私に言った。水は空気よりも密度が高いため、水中の音は異なるデシベルスケールで測定されます。空気中では、マッコウクジラの声は非常に大きくなりますが、かなり小さくなります—174デシベル。これは、クラカトアの噴火から100マイル離れた、最も近い気圧計で測定されたデシベルレベルとほぼ同等であり、人々の耳の太鼓を破裂させるのに十分な大きさです。言うまでもなく、マッコウクジラと一緒に泳ぐのに多くの時間を費やしたくないでしょう。

音は目に見えない物体の動きがすべてなので、その動きが起こり、あなたがそれを聞かない可能性もあります。これは、分子が鼓膜に当たったときに分子が適切に揺れる必要があるためです。動きが分子の群集を通過する速度が遅すぎたり速すぎたりすると、私たちの体はその動きを脳が理解できる信号に変換できません。これは周波数と呼ばれ、ヘルツで測定されます。人間はかなり広い範囲（64ヘルツから23,000ヘルツ）を聞くことができます。1

しかし、ヘルツとデシベルは互いに独立しています。音は非常に大きくても、聞こえない周波数である可能性があります。クラカトアが噴火した後、それがイギリスとその先までずっと伝わったものです。人間には聞こえない音波です。極低周波の音波は、高周波よりもはるかに遠くまで伝わる可能性があるため、このような壮大な旅をすることができるのは、特に低周波の音です。科学者たちはこれを超低周波音と呼んでおり、さまざまな理由でそれを聞いています。包括的核実験禁止条約機構は、35か国に60の監視ステーションを持ち、超低周波音を使用して違法な核爆発を発見しています。大学と政府機関のコンソーシアムによって管理されているUSArrayは、地震学について学ぶ方法として、北米大陸全体の超低周波音を測定します。これらのネットワークはどちらもマイクロバロメーターと低周波マイクを使用しており、科学者がかつてクラカトアからの超低周波音を追跡したのと同じように、現代の超低周波音を追跡します。彼と彼の妻であるキャサリン・デ・グルート・ヘドリンは、スクリップス海洋研究所の大気音響研究所を運営し、超低周波音データを研究しています。ヘドリンはそのデータを処理することができます—本質的にそれをスピードアップするだけです—それでそれは人間の耳に聞こえるようになります。幽霊の音が肉体になりました。

ヘドリンのセンサーは、数百マイル離れた場所で雷雨が発生するのを聞きます。彼らは次の州で起こる炭鉱の音を聞きます。そして、より一定した音があります。風が吹く。海の波が互いに打ち合う。聞こえない信号は数百マイル、時には数千マイルも伝わります。内陸国のミネアポリスから彼に電話したとき、ヘドリンは私に「あなたはおそらく聞こえない海からの音に没頭している」と言った。

ミルトン・ガルセス、ハワイ地球物理学惑星科学研究所の超低周波音研究所は同意しました。特に、2つの音は非常に一定で、広範で、非常に大きいため、核実験禁止条約ネットワークに干渉すると彼は私に言いました。最初はマイクロバロムです。 、海の嵐の端で発生し、反対方向に進行する2つの海の波が出会うと、お互いを増幅して、どちらか一方よりも大きな波になります。もう1つは、風の音だけです。これは、超低周波音のデシベルレベルに達する可能性があります。オートバイと同等です。「私たちは聴覚のしきい値を開発したので、気が狂うことはありません」とGarcesは私に言いました。 「その帯域で聴覚が聞こえると、コミュニケーションが困難になります。常にそこにあります。」

その保護があっても、非常に大きな超低周波音は私たちの体に影響を与える可能性があります。上記の超低周波音にさらされた人間110デシベルは血圧と呼吸数の変化を経験します。彼らは目がくらむようになり、バランスを維持するのに苦労します。1965年、空軍の実験では、151〜153デシベルの範囲の超低周波音に90秒間さらされた人間が自分の胸が制御されずに動く。十分に高いデシベルでは、超低周波音の大気圧の変化が肺を膨張および収縮させ、人工呼吸の手段として効果的に機能します。

そして、それが、私が2013年2月15日、ヨーロッパとアジアの国境近くのロシア南部の空で爆発したChelyabinsk流星は、聞こえない最大の音についても話さずに質問に答えたくありません。テスt-Ban条約センサーは、発生源から9,000マイル以上離れた超低周波音を拾い上げ、音波が地球を一周しました。最寄りのセンサーは435マイル離れていた、とGarcesは私に言った、そしてその距離でさえ超低周波音のデシベルレベルは90に達した。結局、物事はブームになるために「ブーム」と言う必要はない。