Ο ήχος τόσο δυνατός που έκανε τον κύκλο της Γης τέσσερις φορές

Στις 27 Αυγούστου 1883, η Γη έβγαλε έναν θόρυβο πιο δυνατό από οποιονδήποτε άλλο έκτοτε.

Ήταν 10:02 π.μ. τοπική ώρα όταν ο ήχος αναδύθηκε από το νησί Κρακατόα, το οποίο βρίσκεται ανάμεσα στην Ιάβα και τη Σουμάτρα στην Ινδονησία. Ακούστηκε 1.300 μίλια μακριά στα νησιά Andaman και Nicobar («ακούστηκαν εξαιρετικοί ήχοι, σαν πυροβολισμοί όπλων»). 2.000 μίλια μακριά στη Νέα Γουινέα και τη Δυτική Αυστραλία («μια σειρά από δυνατές αναφορές, που μοιάζουν με εκείνες του πυροβολικού σε βορειοδυτική κατεύθυνση»). και ακόμη και 3.000 μίλια μακριά στο νησί Rodrigues στον Ινδικό Ωκεανό, κοντά στον Μαυρίκιο («προερχόμενος από τα ανατολικά, όπως ο μακρινός βρυχηθμός των βαρέων όπλων.») Συνολικά, ακούστηκε από ανθρώπους σε περισσότερες από 50 διαφορετικές γεωγραφικές τοποθεσίες, μαζί σε ένα περιοχή που καλύπτει το ένα δέκατο τρίτο του πλανήτη.

Σκεφτείτε, για μια στιγμή, πόσο τρελό είναι αυτό. Εάν βρίσκεστε στη Βοστώνη και κάποιος σας πει ότι άκουσε έναν ήχο από τη Νέα Υόρκη, πιθανότατα θα του ρίξετε μια αστεία ματιά. Αλλά η Βοστώνη απέχει μόλις 200 μίλια από τη Νέα Υόρκη. Αυτό για το οποίο μιλάμε εδώ είναι σαν να βρίσκεστε στη Βοστώνη και να ακούτε ξεκάθαρα έναν θόρυβο από το Δουβλίνο της Ιρλανδίας. Ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του ήχου (766 μίλια ή 1.233 χιλιόμετρα την ώρα), χρειάζεται ένας θόρυβος περίπου τέσσερις ώρες για να καλύψει αυτή την απόσταση. Αυτός είναι ο πιο μακρινός ήχος που έχει ακουστεί ποτέ στην καταγεγραμμένη ιστορία.

Τι θα μπορούσε, λοιπόν, να δημιουργήσει ένα τόσο δυνατό κρότο; Ένα ηφαίστειο στο Κρακατόα είχε μόλις εκραγεί με τόσο μεγάλη δύναμη που διέλυσε το νησί, εκπέμποντας ένα σωρό καπνού που έφτασε τα 17 μίλια στην ατμόσφαιρα, σύμφωνα με γεωλόγο που το είδε. Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την παρατήρηση για να υπολογίσετε ότι το υλικό εκτοξεύτηκε έξω από το ηφαίστειο με πάνω από 1.600 μίλια την ώρα - ή σχεδόν μισό μίλι το δευτερόλεπτο. Αυτή είναι μεγαλύτερη από τη διπλάσια ταχύτητα του ήχου.

Αυτή η έκρηξη δημιούργησε ένα θανατηφόρο τσουνάμι με κύματα ύψους άνω των 100 ποδιών (30 μέτρων). Εκατόν εξήντα πέντε παραθαλάσσια χωριά και οικισμοί παρασύρθηκαν και καταστράφηκαν ολοσχερώς. Συνολικά, οι Ολλανδοί (οι αποικιακοί άρχοντες της Ινδονησίας εκείνη την εποχή) υπολόγισαν τον αριθμό των νεκρών σε 36.417, ενώ άλλες εκτιμήσεις ξεπερνούν τις 120.000.

Το βρετανικό πλοίο Norham Castle βρισκόταν 40 μίλια από το Κρακατόα τη στιγμή της έκρηξης. Ο καπετάνιος του πλοίου έγραψε στο ημερολόγιο του:«Τόσο βίαιες είναι οι εκρήξεις που τα τύμπανα των αυτιών πάνω από το ήμισυ του πληρώματος μου έχουν θρυμματιστεί. Οι τελευταίες μου σκέψεις είναι με την αγαπημένη μου γυναίκα. Είμαι πεπεισμένος ότι ήρθε η Ημέρα της Κρίσης.»

Γενικά, οι ήχοι προκαλούνται όχι από το τέλος του κόσμου αλλά από τις διακυμάνσεις της πίεσης του αέρα. Ένα βαρόμετρο στο εργοστάσιο αερίου της Batavia (100 μίλια μακριά από το Κρακατόα) κατέγραψε την επακόλουθη αύξηση της πίεσης σε πάνω από 2,5 ίντσες υδραργύρου. Αυτό μετατρέπει σε πάνω από 172 ντεσιμπέλ ηχητικής πίεσης, έναν αφάνταστα δυνατό θόρυβο. Για να το θέσουμε αυτό στο πλαίσιο, αν χρησιμοποιούσατε ένα jackhammer, θα υποβάλλεστε σε περίπου 100 ντεσιμπέλ. Το ανθρώπινο κατώφλι για τον πόνο είναι κοντά στα 130 ντεσιμπέλ και αν είχατε την ατυχία να σταθείτε δίπλα σε έναν κινητήρα τζετ, θα είχατε έναν ήχο 150 ντεσιμπέλ. (Μια αύξηση 10 ντεσιμπέλ γίνεται αντιληπτή από τους ανθρώπους ότι ακούγεται περίπου δύο φορές πιο δυνατά.) Η έκρηξη στο Κρακατόα κατέγραψε 172 ντεσιμπέλ σε απόσταση 100 μιλίων από την πηγή. Αυτό είναι τόσο εκπληκτικά δυνατό, που έρχεται σε αντίθεση με τα όρια αυτού που εννοούμε ως "ήχος".

Όταν βουίζεις μια νότα ή λες μια λέξη, κουνάς μόρια αέρα μπρος-πίσω δεκάδες ή εκατοντάδες φορές το δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα η πίεση του αέρα να είναι χαμηλή σε ορισμένα σημεία και υψηλή σε άλλα μέρη. Όσο πιο δυνατός είναι ο ήχος, τόσο πιο έντονα είναι αυτά τα κουνήματα και τόσο μεγαλύτερες είναι οι διακυμάνσεις της πίεσης του αέρα. Αλλά υπάρχει ένα όριο στο πόσο δυνατός μπορεί να γίνει ένας ήχος. Σε κάποιο σημείο, οι διακυμάνσεις στην πίεση του αέρα είναι τόσο μεγάλες που οι περιοχές χαμηλής πίεσης χτυπούν μηδενική πίεση - ένα κενό - και δεν μπορείτε να φτάσετε χαμηλότερα από αυτό. Αυτό το όριο συμβαίνει να είναι περίπου 194 ντεσιμπέλ για έναν ήχο στην ατμόσφαιρα της Γης. Οσο πιο δυνατά, και ο ήχος δεν περνά πλέον απλώς μέσα από τον αέρα, στην πραγματικότητα σπρώχνει τον αέρα μαζί του, δημιουργώντας μια έκρηξη κινούμενου αέρα υπό πίεση, γνωστή ως ωστικό κύμα.

Πιο κοντά στο Κρακατόα, ο ήχος ήταν πολύ πάνω από αυτό το όριο, παράγοντας μια έκρηξη αέρα υψηλής πίεσης τόσο ισχυρή που έσπασε τα τύμπανα των ναυτικών 40 μίλια μακριά. Καθώς αυτός ο ήχος ταξίδεψε χιλιάδες μίλια, φτάνοντας στην Αυστραλία και τον Ινδικό Ωκεανό, τα κουνήματα της πίεσης άρχισαν να σβήνουν, ακούγοντας περισσότερο σαν μακρινό πυροβολισμό. Πάνω από 3.000 μίλια στο ταξίδι του, το κύμα πίεσης έγινε πολύ ήσυχο για να το ακούσουν τα ανθρώπινα αυτιά, αλλά συνέχισε να σαρώνει προς τα εμπρός, αντηχώντας για μέρες σε όλη την υδρόγειο. Η ατμόσφαιρα χτυπούσε σαν καμπάνα, ανεπαίσθητη από εμάς αλλά ανιχνεύσιμη από τα όργανά μας.

Μέχρι το 1883, οι μετεωρολογικοί σταθμοί σε πολλές πόλεις σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούσαν βαρόμετρα για να παρακολουθούν τις αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση. Έξι ώρες και 47 λεπτά μετά την έκρηξη στο Κρακατόα, ανιχνεύθηκε μια έξαρση της ατμοσφαιρικής πίεσης στην Καλκούτα. Σε 8 ώρες, ο παλμός έφτασε στον Μαυρίκιο στα δυτικά και στη Μελβούρνη και στο Σίδνεϊ στα ανατολικά. Στις 12 ώρες, η Αγία Πετρούπολη παρατήρησε τον παλμό, ακολουθούμενη από τη Βιέννη, τη Ρώμη, το Παρίσι, το Βερολίνο και το Μόναχο. Σε 18 ώρες ο παλμός είχε φτάσει στη Νέα Υόρκη, την Ουάσιγκτον, DC και το Τορόντο. Παραδόξως, για έως και πέντε ημέρες μετά την έκρηξη, μετεωρολογικοί σταθμοί σε 50 πόλεις σε όλο τον κόσμο παρατήρησαν αυτή την άνευ προηγουμένου αύξηση της πίεσης να επαναλαμβάνεται σαν ρολόι, περίπου κάθε 34 ώρες. Αυτός είναι περίπου ο χρόνος που χρειάζεται ο ήχος για να ταξιδέψει σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Συνολικά, τα κύματα πίεσης από το Κρακατόα γύρισαν τον πλανήτη τρεις έως τέσσερις φορές προς κάθε κατεύθυνση. (Κάθε πόλη αισθάνθηκε έως και επτά αιχμές πίεσης επειδή αντιμετώπισε κρουστικά κύματα που ταξίδευαν σε αντίθετες κατευθύνσεις από το ηφαίστειο.) Εν τω μεταξύ, παλιρροϊκοί σταθμοί τόσο μακριά όσο η Ινδία, η Αγγλία και το Σαν Φρανσίσκο μέτρησαν μια άνοδο των κυμάτων του ωκεανού ταυτόχρονα με αυτόν τον παλμό αέρα. ένα αποτέλεσμα που δεν είχε ξαναδεί. Ήταν ένας ήχος που δεν ακουγόταν πλέον αλλά που συνέχιζε να κινείται σε όλο τον κόσμο, ένα φαινόμενο που οι άνθρωποι ονόμασαν το παρατσούκλι «το μεγάλο κύμα αέρα».

Πρόσφατα, ένα απίστευτο βίντεο από μια ηφαιστειακή έκρηξη που τράβηξε ένα ζευγάρι σε διακοπές στην Παπούα Νέα Γουινέα άρχισε να κάνει τον γύρο του Διαδικτύου. Αν παρακολουθήσετε προσεκτικά, αυτό το βίντεο σας δίνει μια αίσθηση για το κύμα πίεσης που δημιουργείται από ένα ηφαίστειο.

Όταν το ηφαίστειο εκρήγνυται, παράγει μια ξαφνική άνοδο στην πίεση του αέρα. μπορείτε πραγματικά να παρακολουθήσετε καθώς κινείται στον αέρα, συμπυκνώνοντας υδρατμούς σε σύννεφα καθώς ταξιδεύει. Οι άνθρωποι που τραβούν το βίντεο είναι (ευτυχώς) αρκετά μακριά που το κύμα πίεσης χρειάζεται λίγο χρόνο για να τους φτάσει. Όταν τελικά χτυπήσει το σκάφος, περίπου 13 δευτερόλεπτα μετά την έκρηξη, ακούτε αυτό που ακούγεται σαν έναν τεράστιο πυροβολισμό που συνοδεύεται από μια ξαφνική έκρηξη αέρα. Ο πολλαπλασιασμός 13 δευτερολέπτων με την ταχύτητα του ήχου μας λέει ότι το σκάφος ήταν περίπου 4,4 χιλιόμετρα, ή 2,7 μίλια, μακριά από το ηφαίστειο. Αυτό μοιάζει κάπως με αυτό που συνέβη στο Κρακατόα, εκτός από το ότι ο «πυροβολισμός» σε εκείνη την περίπτωση ακουγόταν όχι μόνο τρία αλλά 3.000 μίλια μακριά, μια συγκλονιστική επίδειξη της τεράστιας καταστροφικής δύναμης που μπορεί να εξαπολύσει η φύση.

Αναφορές

1. Judd, J.W., et al. Η έκρηξη του Κρακατόα και τα επόμενα φαινόμενα Trübner &Company, (1888).

2. Winchester, S. Krakatoa:The Day the World Exploded Penguin, Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο (2004).

3. Simkin, Τ. &Fiske, R.S. Krakatau, 1883, η ηφαιστειακή έκρηξη και τα αποτελέσματά της Smithsonian Institution Scholarly Press, Washington, D.C. (1983).

Ευχαριστούμε τη Nicole Sharp και τον Will Slaton για τις χρήσιμες συζητήσεις σχετικά με τη φυσική της έκρηξης του Κρακατόα.

Ο Aatish Bhatia είναι πρόσφατος Ph.D Φυσικής. εργάζεται στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον για να φέρει την επιστήμη και τη μηχανική σε ένα ευρύτερο κοινό. Γράφει το βραβευμένο επιστημονικό ιστολόγιο Empirical Zeal, που φιλοξενείται στο Wired και είναι στο Twitter ως @aatishb.

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε αρχικά στο ιστολόγιό μας, Facts So Romantic, τον Σεπτέμβριο του 2014.