От извержений вулканов до ветряных турбин — исследователи обнаруживают, как чрезвычайно низкочастотные звуковые волны распространяются на огромные расстояния и влияют на здоровье человека. Новые исследовательские центры помогают ученым лучше понять эти загадочные акустические волны, которые могут окружать планету несколько раз.

Оригинальное исследование CNRS | Примерное время чтения: 6 минут.

Статья

Когда в 1883 году произошло извержение вулкана Кракатау в Индонезии, его акустические волны были обнаружены на расстоянии более 10 000 километров в Лондоне – не один, а два раза. Это историческое событие ознаменовало первое зарегистрированное измерение инфразвуковых загадочных звуковых волн частотой ниже 20 герц, которые могут распространяться на невероятные расстояния.

«Это было первое в истории измерение инфразвука», — вспоминает Франсуа Кулувра, физик, специализирующийся на акустике в Институте Жана ле Рона д’Аламбера. «В Лондоне волна на самом деле была зафиксирована дважды, а это означает, что она обошла Землю как минимум два раза».

В отличие от высокочастотных звуков, которые быстро рассеиваются, инфразвуковые волны могут распространяться на огромные расстояния благодаря своей большой длине волны. Эти волны возникают как из природных, так и из человеческих источников. Как объясняет Роберто Сабатини, научный сотрудник Лаборатории механики жидкости и акустики в Лионе: «Все геофизические явления излучают инфразвук: извержения вулканов, землетрясения, падающие метеориты, торнадо, молнии, северное сияние и т. д.».

Теперь исследователи используют новые объекты и сети мониторинга, чтобы понять, как эти сверхнизкочастотные звуковые волны распространяются через атмосферу и потенциально влияют на здоровье человека. Команда Лаборатории механики и акустики в Марселе построила специализированную инфразвуковую кабину для изучения человеческого восприятия этих обычно «неслышимых» звуков.

Исследование выявило удивительные факты о человеческом слухе. «Широко признано, что люди слышат в диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц, с предельной чувствительностью около 100–200 Гц, что соответствует основной частоте человеческого голоса, и до 4 000 Гц», — указывает Сабина Менье, исследовательница. специалист по психоакустике. «Однако эти пороги были установлены в то время, когда мы мало знали об очень низких частотах. На самом деле все мы можем слышать частоты ниже 20 Гц на относительно высоких уровнях, которые не распространены в повседневной жизни, при этом наши уши менее чувствительны к очень низким частотам».

Испытательный стенд объемом 40 кубических метров, оснащенный 72 динамиками, способен воспроизводить инфразвук громкостью до 100 децибел. Это позволяет исследователям изучить, как люди воспринимают шум ветряных турбин и другие низкочастотные звуки. Ощущения уникальны: на таких низких частотах люди слышат не непрерывный тон, а обычное ощущение биения.

Исследование имеет важные последствия, поскольку количество источников инфразвука увеличивается во всем мире. Глобальная сеть из 60 станций мониторинга теперь отслеживает эти волны, в первую очередь для обнаружения ядерных испытаний, а также для изучения атмосферных условий и, возможно, для раннего предупреждения о цунами.

«Сигнал, который мы получаем на инфразвуковой станции, зависит от источника и характеристик атмосферы», — уточняет Сабатини. «Каждый источник имеет особую акустическую сигнатуру. Таким образом, если мы знаем источник, например, конкретное извержение вулкана или землетрясение, мы можем получить информацию о характеристиках атмосферы, особенно о скорости и направлении стратосферных ветров, которые мы не можем измерить напрямую, и которые имеют решающее значение для улучшения климатических моделей. ».

Возможно, наиболее интригующим является то, что исследование проливает свет на то, почему некоторые люди сообщают, что слышат загадочное низкочастотное гудение, которое другие не могут обнаружить. «Коллеги ЛО иногда обращаются к нам от имени пациентов, жалующихся на низкочастотный шум в своих домах, происхождение которого они не могут определить и который, кажется, ничто не может остановить», — рассказывает Пол Аван, директор Центра исследований и инноваций в области аудиологии человека. .

Результаты особенно актуальны для сообществ, расположенных вблизи ветряных электростанций и промышленных объектов. Действующие нормы по шуму часто не учитывают инфразвук должным образом. «Во Франции шум окружающей среды в основном измеряется в децибелах по шкале А (дБ А)», — отмечает Дэвид Экотьер, заместитель директора совместного исследовательского подразделения экологической акустики. «Эта система взвешивания может учитывать большую чувствительность уха к определенным частотам, придавая им больший вес с целью оценки фактического дискомфорта, вызванного шумом, например, дорожным движением, курсирующими поездами или концертом. Однако A-взвешивание не подходит для частот ниже 125 Гц, поскольку применяется фильтр, который их значительно снижает».

Продолжая изучать эти загадочные волны, исследователи обнаруживают, что инфразвук гораздо более сложен и потенциально эффективен, чем считалось ранее. Продолжающиеся исследования могут привести к улучшению регулирования и пониманию того, как эти тихие звуки влияют на наш мир и наше здоровье.

Глоссарий

Инфразвук

Звуковые волны с частотой ниже 20 герц, ниже типичного порога человеческого слуха, но обнаруживаются при высокой интенсивности.

Психоакустика

Научное исследование восприятия звука, в том числе того, как люди воспринимают и интерпретируют звук.

Акустическая рефракция

Искривление звуковых волн при прохождении через среду с разной температурой или плотностью в атмосфере.

Отоакустическая эмиссия

Звуки, производимые внутренним ухом, используются для проверки функции слуха и чувствительности к различным частотам.

Проверьте свои знания

Нравится эта история? Подпишитесь на нашу рассылку по адресу scienceblog.substack.com.

Связанный