Frågorna som barn ställer om vetenskap är inte alltid lätta att svara på. Ibland kan deras små hjärnor leda till stora platser som vuxna glömmer att utforska. Med detta i åtanke har vi startat en serie som heter Science Question From a Toddler, som kommer att använda barns nyfikenhet som en utgångspunkt för att undersöka de vetenskapliga under som vuxna inte ens tänker fråga om. Svaren är för vuxna, men de skulle inte vara möjliga utan det under bara ett barn kan ge. Jag vill att småbarn i ditt liv ska vara en del av det! Skicka mig deras vetenskapliga frågor så kan de tjäna som inspiration för en kolumn. Och nu, vårt småbarn …

F: Jag vill höra vad det högsta i världen är! – Kara Jo, 5 år gammal

Nej Nej, det gör du verkligen inte. Se, det finns den här saken med ljud som även vi vuxna tenderar att glömma – det är inte någon glitterregnbåge som flyter runt utan koppling till den fysiska världen. Ljud är mekaniskt. Ett ljud är en knuff – bara en liten, ett tryck på det tätt sträckta membranet på trumhinnan. Ju högre ljud, desto tyngre är banan. Om ett ljud är tillräckligt högt kan det riva ett hål i trumhinnan. Om ett ljud är tillräckligt högt kan det plöja in dig som en linebacker och slå dig platt på din rumpa. När chockvågen från en bomb planar ett hus, ljuder det sönder tegelstenar och splittrande glas. Ljud kan döda dig.

Tänk på den här historien: På morgonen den 27 augusti 1883 hörde gårdar på ett fårläger utanför Alice Springs, Australien, ett ljud som två skott från en gevär. Just i det ögonblicket blåste den indonesiska vulkanön Krakatoa sig till bitar av 2,233 mil bort. Forskare tror att detta förmodligen är det högsta ljud som människor någonsin har mätt. Det finns inte bara register över människor som hört ljudet av Krakatoa tusentals mil bort, det finns också fysiska bevis för att ljudet av vulkanens explosion reste hela vägen runt jorden flera gånger.

Nu hörde ingen Krakatoa i England eller Toronto. Det var inte en ”bom” hörbar i St Petersburg. I stället var dessa platser inspelade toppar i atmosfärstryck – själva luften spände upp och släppte sedan ut med en suck när ljudvågorna från Krakatoa passerade igenom. Det finns två viktiga lektioner om ljud där inne: En, du behöver inte kunna se det högsta i världen för att höra det. För det andra, bara för att du inte kan höra ett ljud betyder det inte att det är ’ Ljudet är kraftfullt och genomgripande och det omger oss hela tiden, oavsett om vi är medvetna om det eller inte.

I allmänhet är vår värld mycket trångare än Vi tror att det är det. Vi lever alla som om vi är Maria von Trapp och svänger armarna i ett tomt fält. I verkligheten är vi mer som pendlare på tunnelbanan klockan 17.00 – inhämtade i alla riktningar av molekylerna som utgör luften runt oss. Knäpp fingrarna och du kastar partiklarna bredvid dig. När de vinkar stöter de på partiklarna bredvid dem, som n, knuffa partiklarna bredvid dem.

Dessa vippningar är vad världens barometrar mätte i kölvattnet av Krakatoa-utbrottet. Återigen, tänk på att vara på en fullsatt tågbil. Om du skulle höftkontrollera personen som står bredvid dig – vilket jag inte rekommenderar – skulle de spänna upp sig och skotta bort från dig. I processen skulle de antagligen stöta på nästa person, som skulle spänna upp och skimra bort från dem. (Det skulle också utbytas ord, men det är varken avsett för vårt tankeexperiment eller barnvänligt.) Under tiden har dock den ursprungliga personen du stötte på nu slappnat av. Mönstret färdas genom folkmassan – bump-spänd-vipp-suck, bump-spänd-wiggle-suck.

Så ser en ljudvåg ut. Det är också därför du inte kan höra ljud i rymden. Att vara i vakuum är som att vara i en tom tunnelbana – det finns inget molekylärt medium för rörelsemönster, spänning och släpp att resa igenom. På samma sätt rör sig ljudet lite annorlunda i vatten än i luften, eftersom molekylerna i vatten är tätare packade – en tunnelbanevagn från Tokyo jämfört med en i New York.

Till exempel kan det högsta djuret på jorden faktiskt leva i havet. Spermhvalar använder ekolokalisering för att navigera, liknar vad fladdermöss använder – de ger ett klickljud och kan ta reda på vad som finns runt genom att ljudvågen studsar av objekt och återvänder till dem. En spermhals klick är 200 decibel, den enhet som används för att mäta ljudets intensitet, säger Jennifer Miksis-Olds, docent i akustik vid Penn State. För att ge dig en känsla av skalan var det högsta ljudet som NASA någonsin spelat in den första etappen av Saturn V-raketen, som klockade in med 204 decibel.

Men valen är inte riktigt så hög som raket, sa hon till mig. Eftersom vatten är tätare än luft, mäts ljud i vatten på en annan decibelskala.I luften skulle spermahvalen fortfarande vara extremt hög, men betydligt mindre – 174 decibel. Det motsvarar ungefär de decibelnivåer som mäts vid närmaste barometer, 100 mil från Krakatoa-utbrottet, och är tillräckligt högt för att spränga folks örontrummor. Det räcker med att säga att du förmodligen inte vill spendera mycket tid på att simma med spermahvalarna.

Eftersom ljud handlar om rörelse från osynliga objekt, det är också möjligt för den rörelsen att hända och att du inte hör den. Det beror på att molekylerna måste vicka precis när de träffar trumhinnan. Om rörelsen går genom mängden molekyler för långsamt eller för snabbt kan vår kropp inte överföra den rörelsen till signaler som våra hjärnor förstår. Detta kallas frekvens och mäts i hertz. Människor kan höra ett ganska brett intervall – 64 hertz till 23.000 hertz.1

Men hertz och decibel är oberoende av varandra. Ett ljud kan vara extremt högt och fortfarande med en frekvens som vi inte kan höra. Det var det som reste hela vägen till England och därefter efter att Krakatoa bröt ut: ljudvågor som var ohörliga för människor. Eftersom extremt lågfrekventa ljudvågor kan färdas mycket, mycket längre än högre frekvenser, är det specifikt lågfrekventa ljud som kan göra denna typ av episka resor. Forskare kallar detta infraljud, och de lyssnar efter det av en mängd olika skäl. Den omfattande föreningsorganisationen för nukleärtestförbud har 60 övervakningsstationer i 35 länder och använder infraljud för att upptäcka olagliga kärnkraftssprängningar. USArray, som förvaltas av ett konsortium av universitet och myndigheter, mäter infraljud över den nordamerikanska kontinenten som ett sätt att lära sig om seismologi. Båda dessa nätverk använder mikrobarometrar och lågfrekventa mikrofoner och spårar modern infraljud på samma sätt som forskare en gång spårade infraljudet från Krakatoa.

Och det finns många, många ljud att spåra, säger Michael Hedlin. Han och hans fru, Catherine de Groot-Hedlin, driver Scripps Institution of Oceanography’s Laboratory for Atmospheric Acoustics och studerar infraljuddata. Hedlin kan bearbeta dessa data – i huvudsak bara påskynda det – så att det blir hörbart för mänskliga öron. Spökljud gjorde kött.

Hedlins sensorer hör åskväder som rullar hundratals mil bort. De hör ljudet av kolbrytning när det händer i nästa tillstånd. Och så finns det de mer konstanta ljuden. Vinden blåser. Vågor på havet slår mot varandra. De ohörbara signalerna går hundratals mil, ibland tusentals. När jag ringde till honom från Minneapolis, hade Hedlin sagt: ”Du är förmodligen nedsänkt i ljud från havet du inte kan höra.”

Milton Garces, regissören för Infrasoundlaboratoriet vid Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology, gick med på. Speciellt berättade han för mig att två ljud stör nätverket för nukleärt testförbud, eftersom de är så konstanta, så genomgripande och så högt. Först är mikrobaromer , som händer vid kanterna av stormar till havs, när två havsvågor som färdas i motsatta riktningar möts, förstärker varandra till en våg som är större än någon av dem var ensam. Den andra är bara vindens ljud – som kan nå infraröda decibelnivåer motsvarar de för en motorcykel. ”Vi utvecklade vår hörtröskel så att vi inte blir nötter,” sa Garces till mig. ”Om vi hade hörseluppfattning i det bandet skulle det vara svårt att kommunicera. Det är alltid där.”

Även med det skyddet kan extremt höga infraljud fortfarande ha en inverkan på våra kroppar. Människor utsatta för infraljud ovan 110 decibel upplever förändringar i blodtryck och andningsfrekvens. De blir yr och har svårt att upprätthålla balansen. 1965 visade ett flygvapenförsök att människor som utsattes för infraljud i intervallet 151-153 decibel i 90 sekunder började känna sina kistor som rör sig utan deras kontroll. Vid en tillräckligt hög decibel kan förändringarna i atmosfärstrycket av infraljud blåsa upp och tömma lungorna, vilket effektivt fungerar som ett medel för konstgjord andning.

Och det, Kara Jo, är därför jag inte Jag vill inte svara på din fråga utan att också berätta om det högsta ljudet du inte kan höra. Det skulle vara Chelyabinsk-meteorn, som exploderade på himlen över södra Ryssland, nära gränsen mellan Europa och Asien, den 15 februari 2013. Tes t-Ban-fördragssensorer tog upp infraljudet mer än 9000 mil från källan och ljudvågorna kretsade runt jorden. Närmaste sensor var 435 mil bort, berättade Garces, och även på det avståndet nådde infraljudets decibelnivå 90. Det visar sig att saker inte behöver säga ”boom” för att gå boom.