아이들이 과학에 대해 묻는 질문에 답하기가 항상 쉬운 것은 아닙니다. 때때로, 그들의 작은 두뇌는 어른들이 탐험하는 것을 잊는 큰 장소로 이어질 수 있습니다. 이를 염두에두고 우리는 유아의 과학 질문이라는 시리즈를 시작했습니다.이 시리즈는 아이들의 호기심을 시작점으로 삼아 어른이 묻지도 않을 과학적 경이로움을 조사 할 것입니다. 대답은 어른을위한 것이지만 어린이 만이 가져올 수있는 경이 없이는 불가능했을 것입니다. 나는 당신의 삶의 유아들이 그것의 일부가되기를 바랍니다! 과학 질문을 보내 주시면 칼럼에 영감을 줄 수 있습니다. 그리고 이제 우리 아이는…

Q : 세상에서 가장 큰 소리가 무엇인지 듣고 싶습니다! — Kara Jo, 5 세

아니요. 아니, 정말 그렇지 않아요 보세요, 우리 어른들도 잊기 쉬운 소리가 있습니다. 물리적 인 세계와 연결되지 않은 채 떠 다니는 반짝이는 무지개가 아닙니다. 소리는 기계적입니다. 소리는 밀치는 것입니다. 아주 작은 소리로 고막의 팽팽하게 늘어난 막을 두드리는 것입니다. 소리가 클수록 노크가 무거워집니다. 소리가 충분히 크면 고막의 구멍이 찢어 질 수 있습니다. 소리가 충분히 크면 라인 배커처럼 당신을 밟아서 당신의 엉덩이를 납작하게 할 수 있습니다. 폭탄으로 인한 충격파가 집을 짓밟 으면 벽돌이 찢어지고 유리가 쪼개지는 소리입니다. 소리는 당신을 죽일 수 있습니다.

이 역사를 생각해보십시오. 1883 년 8 월 27 일 아침, 호주 앨리스 스프링스 외곽의 양 캠프에있는 목장주들은 소총. 바로 그 순간 인도네시아의 화산섬 인 크라 카토 아가 2,233 마일 떨어진 곳으로 날아가고있었습니다. 과학자들은 이것이 아마도 인간이 정확하게 측정 한 것 중 가장 큰 소리라고 생각합니다. 수천 마일 떨어진 곳에서 크라 카토 아의 소리를들은 사람들의 기록이있을뿐만 아니라 화산 폭발 소리가 전 세계를 여러 번 여행했다는 물리적 증거도 있습니다.

지금은 아무도 듣지 못했습니다. 잉글랜드 또는 토론토의 크라 카토 아. 상트 페테르부르크에서는 “붐”이 들리지 않았습니다. 대신 기록 된 장소는 대기압의 급증이었습니다. Krakatoa에서 나오는 소리의 파도가지나 가면서 공기가 팽팽했다가 한숨을 내쉬며 방출되었습니다. 소리에 대한 두 가지 중요한 교훈 : 하나는 소리를 듣기 위해 세상에서 가장 큰 소리를 볼 필요가 없습니다. 둘째, 소리를들을 수 없다고해서 소리가 나지 않는다는 의미는 아닙니다. 소리는 강력하고 널리 퍼져 있으며 우리가인지하든 모르 든 항상 우리를 둘러싸고 있습니다.

일반적으로 우리의 세상은 우리는 모두 그렇다고 생각합니다. 우리는 모두 마리아 폰 트랩처럼 빈 들판에서 팔을 휘두르며 사는 삶을 살고 있습니다. 실제로 우리는 오후 5시에 지하철에서 통근하는 사람들과 비슷합니다. 모든 방향으로 분자로 둘러싸여 있습니다. 우리 주변의 공기를 구성합니다. 손가락을 찰깍 소리를 내면 바로 옆에있는 입자가 밀집됩니다. 흔들릴 때 옆에있는 입자와 부딪 히게됩니다. n, 그 옆에있는 입자를 조금씩 움직입니다.

이 흔들림은 크라 카토 아 폭발 이후 세계의 기압계가 측정 한 것입니다. 다시 말하지만, 혼잡 한 열차를 타고 있다고 생각해보십시오. 만약 당신이 당신 옆에 서있는 사람을 힙 체크한다면 – 나는 권장하지 않습니다 – 그들은 긴장하고 당신에게서 멀어 질 것입니다. 그 과정에서 그들은 아마 다음 사람과 부딪 히게 될 것이고, 그들은 긴장하고 그들에게서 멀어지게 될 것입니다. (단어도 교환 될 수 있지만 그것은 우리의 사고 실험과 관련이없고 어린이 친화적 인 것도 아닙니다.)하지만 당신이 만났던 원래 사람은 이제 편안해졌습니다. 패턴은 군중을 통해 이동합니다. bump-tense-wiggle-sigh, bump-tense-wiggle-sigh.

그게 음파의 모습입니다. 우주에서 소리를들을 수없는 이유이기도합니다. 진공 상태에있는 것은 빈 지하철 차에있는 것과 같습니다. 움직임, 긴장 및 해제 패턴이 통과 할 수있는 분자 매개체가 없습니다. 마찬가지로 물 속의 분자는 뉴욕의 지하철 차량에 비해 도쿄 지하철 차량이 더 촘촘하게 밀집되어 있기 때문에 소리는 공기와 물 속에서 약간 다르게 이동합니다.

예를 들어, 지구상에서 가장 큰 동물은 실제로 바다에 살 수 있습니다. 향유 고래는 박쥐가 사용하는 것과 유사하게 에코 로케이션을 사용하여 탐색합니다. 그들은 딸깍하는 소리를 내고 음파가 물체에서 튀어 나와 돌아 오는 방식으로 주변에 무엇이 있는지 알아낼 수 있습니다. 향유 고래의 클릭은 소리의 강도를 측정하는 데 사용되는 단위 인 200 데시벨이라고 Penn State의 음향학 부교수 Jennifer Miksis-Olds는 말했습니다. 규모를 이해하기 위해 NASA가 지금까지 녹음 한 가장 큰 소리는 204 데시벨로 기록 된 Saturn V 로켓의 첫 번째 단계였습니다.

그러나 고래는 실제로는 로켓이라고 그녀는 말했다. 물은 공기보다 밀도가 높기 때문에 물 속의 소리는 다른 데시벨 스케일로 측정됩니다.공기에서 향유 고래는 여전히 매우 시끄럽지 만 174 데시벨로 훨씬 적습니다. 이는 크라 카토 아 분출에서 100 마일 떨어진 가장 가까운 기압계에서 측정 한 데시벨 수준과 거의 같으며 사람들의 고막을 파열시킬만큼 충분히 시끄 럽습니다. 말하면 충분합니다. 향유 고래와 함께 수영하는 데 많은 시간을 보내고 싶지는 않을 것입니다.

소리는 모두 보이지 않는 물체의 움직임에 관한 것이기 때문에 그 동작이 일어나고 당신이 그것을 듣지 못하는 것도 가능합니다. 그 이유는 분자가 우리 고막에 닿을 때 바로 움직여야하기 때문입니다. 운동이 분자 무리를 너무 느리거나 너무 빨리 통과하면 우리 몸은 그 운동을 뇌가 이해하는 신호로 전달할 수 없습니다. 이것을 주파수라고하며 헤르츠 단위로 측정됩니다. 인간은 64 헤르츠에서 23,000 헤르츠까지 매우 넓은 범위를들을 수 있습니다 .1

하지만 헤르츠와 데시벨은 서로 독립적입니다. 소리는 매우 클 수 있지만 여전히 우리가들을 수없는 주파수 일 수 있습니다. 그것이 크라 카토 아가 폭발 한 이후 영국과 그 너머까지 여행 한 것입니다. 인간에게는 들리지 않는 음파입니다. 극히 낮은 주파수의 음파는 높은 주파수보다 훨씬 더 멀리 이동할 수 있기 때문에 이러한 종류의 장대 한 여정을 만들 수있는 것은 특히 저주파 사운드입니다. 과학자들은 이것을 초 저주파라고 부르고, 여러 가지 이유로 듣고 있습니다. 포괄적 인 핵 실험 금지 조약기구는 35 개국에 60 개의 감시소를두고 있으며 불법 핵폭발을 탐지하기 위해 초 저주파를 사용합니다. 대학과 정부 기관의 컨소시엄이 관리하는 USArray는 지진학에 대해 학습하는 방법으로 북미 대륙의 초 저주파를 측정합니다. 이 두 네트워크는 모두 마이크로 기압계와 저주파 마이크를 사용하여 과학자들이 크라 카토 아의 초 저주파를 추적했던 방식과 유사하게 현대 초 저주파를 추적합니다.

그리고 추적해야 할 소리가 아주 많다고 Michael Hedlin이 말했습니다. 그와 그의 아내 Catherine de Groot-Hedlin은 Scripps 해양학 연구소의 대기 음향 연구소를 운영하고 초 저주파 데이터를 연구합니다. Hedlin은 데이터를 처리 할 수 있습니다. 기본적으로 속도를 높이기 만하면 사람의 귀에 들리게됩니다. 유령 소리가 생생하게 느껴졌습니다.

Hedlin의 센서는 수백 마일 떨어진 곳에서 뇌우가 울리는 소리를 듣습니다. 그들은 다음 주에서 일어나는 석탄 채굴 소리를 듣습니다. 그리고 더 일정한 소리가 있습니다. 바람이 분다. 바다의 파도가 서로를 때린다. 들리지 않는 신호는 수백 마일, 때로는 수천을 이동합니다. 내륙에있는 미니애폴리스에서 전화를 걸었을 때 Hedlin은 “아마도들을 수없는 바다의 소리에 빠져 들었을 것입니다.”라고 말했습니다.

Milton Garces 하와이 지구 물리학 및 행성 학 연구소의 인프라 사운드 연구소는 이에 동의했습니다. 특히 그는 두 소리가 너무 일정하고 널리 퍼져 있고 너무 시끄럽기 때문에 핵 테스트 금지 조약 네트워크를 방해한다고 말했습니다. 첫 번째는 마이크로 바롬입니다. , 반대 방향으로 이동하는 두 개의 파도가 만나서 서로를 증폭하여 어느 쪽보다 더 큰 파도로 증폭하는 바다의 폭풍 가장자리에서 발생합니다. 다른 하나는 그저 바람 소리입니다. 초 저주파 데시벨 수준에 도달 할 수 있습니다. “우리는 청력 임계 값을 개발하여 미치게 만들지 않았습니다.”라고 Garces는 말했습니다. “우리가 그 밴드에서 청각 인식을 가지고 있다면 소통하기 어려울 것입니다. 항상 거기에 있습니다.”

그 보호 기능이 있어도 매우 큰 초 저주파는 여전히 우리 몸에 영향을 미칠 수 있습니다. 위의 초 저주파에 노출 된 인간 110 데시벨은 혈압과 호흡률의 변화를 경험합니다. 현기증이 나고 균형을 유지하는 데 어려움이 있습니다. 1965 년 공군 실험에서 90 초 동안 151-153 데시벨 범위의 초 저주파에 노출 된 인간이 통제없이 움직이는 가슴. 충분히 높은 데시벨에서, 초 저주파의 대기압 변화는 폐를 팽창 및 수축시켜 효과적으로 인공 호흡 수단으로 사용됩니다.

그래서 Kara Jo는 들을 수없는 가장 큰 소리에 대해서도 말하지 않고 질문에 답하고 싶지 않습니다. 2013 년 2 월 15 일 유럽과 아시아 국경 근처 러시아 남부의 하늘에서 폭발 한 첼 랴빈 스크 유성입니다. 테스 t-Ban Treaty 센서는 소스에서 9,000 마일 이상 떨어진 곳에서 초 저주파를 감지했고 음파가 지구를 돌았습니다. 가장 가까운 센서는 435 마일 떨어져 있다고 Garces는 말했습니다. 그 거리에서도 초 저주파 데시벨 수준이 90에 도달했습니다. 결과적으로 붐을 일으키기 위해 “붐”이라고 말할 필요는 없습니다.