Spørsmålene barna stiller om vitenskap er ikke alltid enkle å svare på. Noen ganger kan deres små hjerner føre til store steder voksne glemmer å utforske. Med det i bakhodet har vi startet en serie kalt Science Question From a Toddler, som vil bruke barns nysgjerrighet som et utgangspunkt for å undersøke de vitenskapelige underverkene voksne ikke engang tenker å spørre om. Svarene er for voksne, men de ville ikke være mulig uten det rart bare et barn kan bringe. Jeg vil at smårollingene i livet ditt skal være en del av det! Send meg vitenskapsspørsmålene deres, så kan de tjene som inspirasjon til en spalte. Og nå, vårt smårolling …

Spørsmål: Jeg vil høre hva det høyeste i verden er! – Kara Jo, 5 år gammel

Nei Nei, det gjør du virkelig ikke. Se, det er denne tingen om lyd som selv vi voksne pleier å glemme – det er ikke en glitterregnbue som flyter rundt uten tilknytning til den fysiske verdenen. Lyd er mekanisk. En lyd er en dytte – bare en liten, et trykk på den tett strakte membranen på trommehinnen. Jo høyere lyden er, desto tyngre er bankingen. Hvis en lyd er høy nok, kan den rive et hull i trommehinnen. Hvis en lyd er høy nok, kan den pløye deg inn som en linebacker og banke deg flat på baken. Når sjokkbølgen fra en bombe nivellerer et hus, lyder det fra å knuse murstein og splint glass. Lyd kan drepe deg.

Tenk på dette historien: Om morgenen 27. august 1883 hørte ranchere på en saueleir utenfor Alice Springs, Australia, en lyd som to skudd fra en rifle. Akkurat i det øyeblikket blåste den indonesiske vulkanske øya Krakatoa seg selv til en bit av 2323 miles unna. Forskere tror dette er sannsynligvis den høyeste lyden mennesker noensinne har målt nøyaktig. Ikke bare er det registreringer av mennesker som hører lyden av Krakatoa tusenvis av miles unna, det er også fysiske bevis for at lyden av vulkanens eksplosjon reiste hele jorden rundt flere ganger.

Nå, ingen hørte Krakatoa i England eller Toronto. Det var ikke en «bom» hørbar i St. Petersburg. I stedet var det stedene som ble registrert, pigger i atmosfærisk trykk – selve luften spente seg opp og deretter slippe ut med et sukk mens lydbølgene fra Krakatoa gikk gjennom. Det er to viktige leksjoner om lyd der inne: Den ene, du trenger ikke å kunne se den høyeste tingen i verden for å høre den. For det andre, bare fordi du ikke kan høre en lyd, betyr det ikke at den ikke er ‘ Lyden er kraftig og gjennomgripende, og den omgir oss hele tiden, enten vi er klar over det eller ikke.

Generelt sett er verden vår mye overfylt enn vi tror det er. Vi lever alle sammen som vi er Maria von Trapp, og svinger armene våre rundt i et tomt felt. I virkeligheten er vi mer som pendlere på t-banen 17.00 – innfelt i alle retninger av molekylene som utgjør luften rundt oss. Fest fingrene, og du støtter partiklene rett ved siden av deg. Når de vrikker, støter de på partiklene ved siden av dem, som n, trykk partiklene ved siden av dem.

Disse vrikningene er det som verdens barometre målte i kjølvannet av Krakatoa-utbruddet. Igjen, tenk å være på en overfylt togbil. Hvis du skulle sjekke personen som sto ved siden av deg – som jeg ikke anbefaler – ville de spente seg og skyte bort fra deg. I prosessen ville de sannsynligvis støte på neste person, som ville spente seg og skumme seg bort fra dem. (Det ville også være ord som ble utvekslet, men det er verken avgjørende for vårt tankeeksperiment eller barnevennlig.) Imidlertid har den opprinnelige personen du kom borti, avslappet. Mønsteret beveger seg gjennom mengden – bump-tense-wiggle-sukk, bump-tense-wiggle-sukk.

Slik ser en lydbølge ut. Det er også grunnen til at du ikke kan høre lyder i verdensrommet. Å være i vakuum er som å være i en tom t-banevogn – det er ikke noe molekylært medium for mønsteret for bevegelse, spenning og frigjøring å reise gjennom. På samme måte beveger lyd litt annerledes i vann enn i luft, fordi molekylene i vann er tettere pakket – en metro fra Tokyo sammenlignet med en i New York.

For eksempel kan det høyeste dyret på jorden faktisk bo i havet. Spermhvaler bruker ekkolokalisering for å navigere, i likhet med hva flaggermus bruker – de lager en klikkelyd og kan finne ut hva som er rundt, slik lydbølgen spretter av gjenstander og returnerer til dem. Klikk på en spermhval er 200 desibel, enheten som brukes til å måle intensiteten til en lyd, sa Jennifer Miksis-Olds, lektor i akustikk ved Penn State. For å gi deg en følelse av skalaen, var den høyeste lyden NASA noensinne har spilt inn den første fasen av Saturn V-raketten, som klokket inn med 204 desibel.

Men hvalen er egentlig ikke så høy som rakett, fortalte hun meg. Fordi vann er tettere enn luft, måles lyd i vann på en annen desibelskala.I luften ville spermhvalen fortsatt være ekstremt høy, men betydelig mindre – 174 desibel. Det tilsvarer omtrent desibelnivåene målt ved nærmeste barometer, 100 miles unna Krakatoa-utbruddet, og er høyt nok til å ødelegge folks øretrommer. Det er nok å si at du sannsynligvis ikke vil bruke mye tid på å svømme med spermhvalene.

Fordi lyd handler om bevegelse av usynlige gjenstander, det er også mulig for den bevegelsen å skje og for deg å ikke høre den. Det er fordi molekylene må vri seg akkurat når de treffer trommehinnen vår. Hvis bevegelsen går for mange molekyler for sakte eller for raskt, kan ikke kroppen vår overføre bevegelsen til signaler hjernen vår forstår. Dette kalles frekvens, og det måles i hertz. Mennesker kan høre et ganske bredt spekter – 64 hertz til 23.000 hertz.1

Men hertz og desibel er uavhengige av hverandre. En lyd kan være ekstremt høy og fortsatt være med en frekvens som vi ikke kan høre. Det var det som reiste helt til England og utover etter at Krakatoa brøt ut: lydbølger som var uhørlige for mennesker. Fordi ekstremt lavfrekvente lydbølger kan bevege seg mye, mye lenger enn høyere frekvenser, er det spesielt lavfrekvente lyder som kan gjøre slike episke reiser. Forskere kaller dette infralydet, og de lytter etter det av en rekke årsaker. Den omfattende nukleare testforbudsorganisasjonen har 60 overvåkingsstasjoner i 35 land og bruker infralyd for å oppdage ulovlige kjernefysiske detonasjoner. USArray, som forvaltes av et konsortium av universiteter og offentlige etater, måler infralyd over det nordamerikanske kontinentet som en måte å lære om seismologi. Begge disse nettverkene bruker mikrobarometre og lavfrekvente mikrofoner, og sporer moderne infralyd på samme måte som forskere en gang sporet infralyd fra Krakatoa.

Og det er mange, mange lyder å spore, sa Michael Hedlin. Han og hans kone, Catherine de Groot-Hedlin, driver Scripps Institution of Oceanography’s Laboratory for Atmospheric Acoustics og studerer infralyddata. Hedlin kan behandle disse dataene – i hovedsak bare øke hastigheten på dem – slik at de blir hørbare for menneskelige ører. Spøkelseslyder ble kjødelige.

Hedlins sensorer hører tordenvær som ruller hundrevis av miles unna. De hører lydene av kullgruving når det skjer i neste stat. Og så er det de mer konstante lydene. Vinden blåser. Bølger på havet smeller på hverandre. De uhørbare signalene beveger seg hundrevis av miles, noen ganger tusenvis. Da jeg ringte ham fra Minneapolis, var Hedlin fortalte meg: «Du er sannsynligvis nedsenket i lyder fra havet du ikke kan høre.»

Milton Garces, direktøren for Infrasound Laboratory ved Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology, enig. Spesielt fortalte han meg at to lyder forstyrrer Nuclear Test-Ban Treaty-nettverket, fordi de er så konstante, så gjennomgripende og så høye. Først er mikrobaromer , som skjer på kantene av stormene til sjøs, når to havbølger som beveger seg i motsatte retninger møtes, forsterker hverandre til en bølge som er større enn den ene eller den andre var alene. Den andre er bare lyden av vinden – som kan nå infralyddesibelnivåer tilsvarer motorsykkelens. «Vi utviklet hørselsterskelen vår slik at vi ikke blir nøtter,» sa Garces til meg. «Hvis vi hadde hørselsoppfatning i dette båndet, ville det være vanskelig å kommunisere. Det er alltid der.»

Selv med den beskyttelsen, kan ekstremt høye infralyd fortsatt ha innvirkning på kroppene våre. Mennesker utsatt for infralyd ovenfor 110 desibel opplever endringer i blodtrykk og luftveisfrekvens. De blir svimmel og har problemer med å opprettholde balansen. I 1965 fant et luftvåpeneksperiment at mennesker som ble utsatt for infralyd i området 151-153 desibel i 90 sekunder begynte å føle seg kister som beveger seg uten deres kontroll. Ved en høy nok desibel kan endringene i atmosfæretrykket av infralyd blåse opp og tømme lungene, og effektivt fungere som et middel til kunstig åndedrett.

Og det, Kara Jo, er grunnen til at jeg ikke Vil ikke svare på spørsmålet ditt uten å fortelle deg om den høyeste lyden du ikke kan høre. Det ville være Chelyabinsk-meteoren, som eksploderte på himmelen over Sør-Russland, nær grensen mellom Europa og Asia, 15. februar 2013. Tes t-Ban traktatens sensorer hentet infralydet mer enn 9000 miles fra kilden, og lydbølgene sirklet rundt kloden. Den nærmeste sensoren var 435 miles unna, fortalte Garces meg, og til og med på den avstanden nådde infralyddesibelnivået 90. Det viser seg at ting ikke trenger å si «boom» for å gå boom.