بلندترین صداهای ثبت شده روی زمین: کراکاتاو و هانگا

اغلب مردم می‌پرسند که کدام رویداد واحد «بلندترین صدا» را که تاکنون روی زمین ثبت شده تولید کرده است. پاسخ کوتاه این است: بسته به تعریفتان فرق می‌کند. «بلندترین» می‌تواند به بالاترین فشار در منشأ، بیشترین سطح دسیبل اندازه‌گیری‌شده در نزدیکی گوش انسان، یا قابل‌تشخیص‌ترین نبض آکوستیک در سطح جهانی اشاره داشته باشد. بلایای طبیعی، برخوردهای کیهانی و حتی انفجارهای آزمایشگاهی هرکدام رقابت می‌کنند — هر کدام به شیوه‌ای متفاوت اندازه‌گیری می‌شوند و هر کدام محدودیت ابزارها، نظریه‌ها و واژگان ما را آشکار می‌سازند. فهم این مفاهیم به ویژه برای موضوعات مرتبط با آتشفشان‌شناسی، انفجارهای هوایی، موج فشاری، دسیبل و ایمنی شنوایی اهمیت دارد.

Historic contenders: Krakatoa, Tunguska and Hunga Tonga

وقتی تاریخ‌نویسان و دانشمندان فهرست بلندترین رویدادهای ثبت‌شده را بررسی می‌کنند، سه مورد به‌طور برجسته نمایان می‌شوند. فوران بزرگ کراکاتاو (Krakatoa) در سال 1883 در اندونزی، انفجار هوایی تونگوسکا (Tunguska) در سال 1908 بر فراز سیبری، و فوران زیرآبی هانگا تونگا–هانگا هایاپای (Hunga Tonga–Hunga Ha'apai) در ژانویه 2022 همگی موج‌های فشار عظیمی ایجاد کردند که در سطح جهانی گسترش یافتند. این رویدادها نه تنها از نظر انرژی آزادشده بلکه به لحاظ ثبت موج‌های فشاری و تأثیرات زیستی و جوی اهمیت دارند؛ به‌عنوان مثال بررسی پیامدهای اقلیمی، تغییرات فشار جوی، ثبت توسط بارومترها و شبکه‌های اینفراساند از جنبه‌های مهم تحلیل برای محققانِ آتشفشان‌شناسی و آکوستیک است.

تصویر: فوران زیرآبی هانگا تونگا–هانگا هایاپای یکی از بلندترین صداهای ثبت‌شده در تاریخ را تولید کرد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

درک کم شنوایی ژنتیکی و تاثیرات آن: پیشرفت های جدید در درمان با ژن درمانی

شناخت کم‌شنوایی ژنتیکی و پیامدهای آن کم‌شنوایی مادرزادی تا سه نوزاد از هر ۱۰۰۰ تولد را...

کراکاتاو نمونه کلاسیک است که بسیاری با آن آشنا هستند. گزارش‌های معاصر حاکی از آن است که این انفجار بیش از 3000 کیلومتر دورتر شنیده شد؛ بارومترها در سراسر جهان پالس فشار را ثبت کردند؛ و دریانوردان نزدیک‌تر به جزیره بعدها ادعا کردند که این صدا می‌تواند پرده گوش را پاره کند. بازسازی‌های مدرن نشان می‌دهد که انفجار کراکاتاو به سطوح مؤثری نزدیک به حدود 310 دسیبل رسیده است — رقمی تقریباً غیرقابل تصور — در حالی که موج شوک آن گزارش شده که چندین بار در اطراف کره زمین گردش کرده است. چنین برآوردهایی بر اساس ترکیبی از داده‌های بارومتریک تاریخی، گزارش‌های عینی و مدل‌سازی معکوس انرژی انجام می‌شوند و معمولاً با عدم قطعیت قابل‌توجهی همراه‌اند؛ به‌ویژه وقتی که ابزارهای دقیق مدرن در زمان رخداد حاضر نبوده‌اند.

تونگوسکا یک نامزد از نوع متفاوت است: یک شهاب‌سنگ سریع‌الحرکت یا یک دنباله‌دار کوچک در جو بالای سیبری در سال 1908 منفجر شد و جنگل‌ها را در مساحت‌های صدها کیلومتر مربع صاف کرد. برآورد می‌شود که آزادسازی انرژی آن مشابه یک انفجار بزرگ به میزان چندین مگاتُن TNT بوده است، و گذراهای فشار سازگار با یک انفجار بسیار بلند در رصدخانه‌های دوردست ثبت شدند. بازسازی اوج شدت‌ها، تونگوسکا را در محدوده‌ای نزدیک به کراکاتاو قرار می‌دهد — تقریباً 300–315 دسیبل بر اساس برخی برآوردها — هرچند باز هم هیچ‌کس با ابزارهای مدرن در نزدیکی منشأ نبود تا پیک فشار را مستقیماً اندازه‌گیری کند. اهمیت تونگوسکا برای محققان تاریخچه برخوردها و اثرات ساطع‌شده‌ی انرژی‌های بالا (impact events) قابل‌توجه است و به درک فرآیندهای اتمسفری و موج فشاری کمک می‌کند.

در عصر مدرن، با شبکه‌های پایش جهانی متراکم و داده‌های دیجیتال، یک رویداد برجسته می‌شود: فوران زیرسطحی هانگا تونگا–هانگا هایاپای در ژانویه 2022. آن انفجار موج آکوستیکی و شوک قدرتمندی تولید کرد که چندین بار دور زمین گشت و توسط ابزارها — و حتی توسط گوش انسان — در هزاران کیلومتر فاصله، از آلاسکا تا مرکز اروپا، شناسایی شد. این رویداد در مطالعات اینفراساند، رادارهای جوی، ماهواره‌ها و ایستگاه‌های هواشناسی به‌خوبی ثبت شد و به محققان امکان داد تا نحوه انتشار امواج فشار در جو و در تعامل با اقیانوس را با دقتی بی‌سابقه بررسی کنند.

تصویر: نمایی از قله کراکاتاو در اندونزی؛ فوران سال 1883 آن اغلب در فهرست بلندترین صداهای ثبت‌شده قرار دارد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

امیدهای جدید درمان کم شنوایی ژنتیکی با ژن درمانی فراتر از دوران کودکی

پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه ژن‌درمانی، تحولی اساسی در درمان کم‌شنوایی ارثی ایجاد کرده‌اند، به‌ویژه برای بیمارانی...

How do scientists define and measure “loudest”?

بخشی از سردرگمی ناشی از تعریف‌هاست. دسیبل (dB) یک مقیاس لگاریتمی از سطح فشار صوتی نسبت به یک فشار مرجع است. شنوایی انسان عمدتاً بین 0 dB (آستانه شنوایی) تا حدود 120–140 dB (آستانه درد، وابسته به فرکانس و مدت زمان) قرار دارد. اما رویدادهای بسیار شدید پالس‌های فشار و موج‌های شوکی تولید می‌کنند که مانند صدای روزمره رفتار نمی‌کنند. در حدود 194 dB در هوا، موج‌های صوتی معمولی شروع به تشکیل جبهه‌های شوک می‌کنند — جهش‌های تند و غیرخطی در فشار شبیه به آنچه هنگام حرکت اشیاء سریع‌تر از صوت رخ می‌دهد.

برای فوران‌ها و انفجارهای تاریخی، پژوهشگران اغلب فشار منشأ را از ابزارهای دوردست (بارومترها، حسگرهای اینفراساند) و گزارش‌های شاهدان عینی بازسازی می‌کنند. برای کراکاتاو، باروگراف‌ها در سراسر جهان پالس اتمسفری را ضبط کردند؛ برای تونگوسکا، داده‌های لرزه‌ای و فشار بعدها برای استنتاج میزان انرژی به‌کار رفتند. هانگا تونگا به‌صورت دیجیتال توسط شبکه‌های مدرن اینفراساند، ماهواره‌ها و ایستگاه‌های هواشناسی ثبت شد و تصویر جهانی روشن‌تری ارائه داد. نکته مهم این است که نوع و کیفیت داده‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در قابلیت بازسازی دقیق اوج‌های فشار و توزیع انرژی دارد.

Decibels, Pascals and what they mean

• دسیبل (dB) فشار صوتی نسبی را در یک مقیاس لگاریتمی می‌سنجد. تغییرات کوچک در dB نمایانگر تفاوت‌های بزرگی در فشار هستند؛ به‌عبارت دیگر هر 20 dB افزایش تقریباً معادل 10 برابر شدن فشار صوتی است و مقیاس لگاریتمی باعث فشرده‌سازی دامنه‌های بسیار بزرگ می‌شود.
• فشار را می‌توان همچنین به پاسکال (Pa) بیان کرد؛ تبدیل بین Pa و dB به فشار مرجع بستگی دارد و همچنین به این که آیا موج یک موج صوتی عادی است یا یک موج شوک. برای صداهای معمولی در هوا، فشار مرجع استاندارد معمولاً 20 میکروپاسکال است، اما برای موج‌های شدید یا محیط‌های غیرمعمول این مرجع ممکن است قابل اعمال نباشد.
• در فشارهای بسیار بالا، رفتار فیزیکی رویداد (غالب بودن شوک، جریان مافوق صوت) مقایسه‌های ساده dB را گمراه‌کننده می‌سازد. یک مقدار گزارش‌شده 270 dB در یک آزمایش خلأ، برای مثال، به صدایی که ما بتوانیم آن را بشنویم ترجمه نمی‌شود؛ زیرا بدون محیط چگال (هوا، آب یا ماده جامد) موج نمی‌تواند به‌صورت صوت معمولی منتقل شود.

Modern measurements and laboratory experiments

فوران هانگا تونگا در 2022 نمونه‌ای روشن از معیارهای مدرن است. از آنجا که دانشمندان این رویداد را با شبکه‌های جهانی بارومتر و حسگرهای اینفراساند ضبط کردند، پژوهشگران توانستند افزایش فشار را در فواصل مختلف کمی‌سازی کنند. برخی ایستگاه‌ها تنها چند ده کیلومتر فاصله داشتند و بیش‌فشارهای شدیدی را ثبت کردند — یک سایت علمی نزدیک، حدود 68 کیلومتر از دهانه، تقریباً جهش فشار +1,800 پاسکال را اندازه‌گیری کرد. اگر این مقدار به یک مقدار معادل دسیبل ترجمه شود، اعداد در میانه‌ی 200ها قرار می‌گیرند، اما متخصصان هشدار می‌دهند که این مقایسه ناقص است: نزدیک به منبع انفجاری، سیگنال بیشتر شبیه جریان هوای سریع ناشی از انفجار بود تا صدای قابل شنیدن معمولی. تحلیل داده‌های اینفراساند، بارومتریک و ماهواره‌ای نشان می‌دهد که انتشار انرژی در جو و واکنش‌های جوی—اقیانوسی می‌تواند توزیع فرکانسی و مدت‌زمان امواج آکوستیکی را به‌طور چشمگیری تغییر دهد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

بررسی فیلم استرالیایی «موج سوار» با بازی نیکلاس کیج: جست وجوی هویت در عصر مدرن

در سال‌های اخیر، کمتر فیلمی همچون «موج‌سوار» توانسته است تنش‌های زندگی مدرن و دغدغه‌های هستی‌شناسانه را...

دانشمندان همچنین تلاش می‌کنند پالس‌های فشار شدید را در آزمایشگاه‌ها بازتولید کنند تا بهتر بفهمند چگونه امواج شوک تولید و منتشر می‌شوند. یک آزمایش برجسته از لیزر اشعه ایکس برای تبخیر یک جت بسیار ریز آب استفاده کرد و انفجار میکرویی ناگهانی ایجاد کرد که یک اسپایک فشار نزدیک به 270 dسیبل را تولید کرد. عددی که از نظر عددی بلندتر از موشک‌های تاریخی است (برای مثال برآوردهایی برای ساترن-V در نزدیکی آن حدود 203 dسیبل بوده)، اما آزمایش در یک محفظه خلأ انجام شد. بدون یک محیط چگال برای انتقال موج به‌عنوان صدا، آن اسپایک فشاری عملاً برای گوش انسان ساکت بود — بیشتر شبیه یک ضربه مکانیکی خالص تا یک موج صوتی معمولی.

میلْتون گارسِس (Milton Garcés)، مدیر آزمایشگاه اینفراساند در دانشگاه هاوایی، این تمایز را چنین خلاصه کرد: چنین جهش‌های فشاری در محیط‌های تقریباً خلأ با تجربه آکوستیکی یک انفجار در جو یا آب یکسان نیستند. به‌طور خلاصه، تنها دامنه یا آمپلی‌تود همیشه معادل بلندی شنیداری قابل‌ادراک نیست و برای درک کامل لازم است محیط انتشار و مشخصات موج (فرکانس، طیف، مدت، و غیرخطی‌بودن) در نظر گرفته شود.

Human hearing, risk and context

برای مقاصد عملی — آنچه انسان‌ها می‌توانند بشنوند و آنچه آسیب شنوایی ایجاد می‌کند — اعداد مؤثر آنهایی هستند که در جو و در فواصل انسانی اندازه‌گیری می‌شوند. بیشتر افراد برای انفجارهای بسیار کوتاه تا حدود 140 dB را تحمل می‌کنند؛ صداهای بالاتر از آن دردناک هستند و می‌توانند به‌سرعت آسیب ایجاد کنند. رهنمودهای بهداشت عمومی اشاره می‌کنند که قرارگیری طولانی‌مدت در معرض 85 dB یا بالاتر می‌تواند با گذشت زمان موجب کاهش شنوایی شود، 14 دقیقه در 100 dB می‌تواند مضر باشد، و حتی چند دقیقه در نزدیکی 110 dB نیز ریسک آسیب را دارد. در مقایسه، یک انفجار در خلأ یا یک شوک مافوق صوت در منشأ یک آتشفشان معیار مفیدی برای ایمنی شنوایی روزمره نیست؛ زیرا آن شرایط معمولاً با محیط زندگی انسان فرق دارند و انتقال صوتی متفاوتی دارند.

پس کدام رویداد عنوان را می‌برد؟ اگر بپرسید کدام انفجار بزرگ‌ترین نبض آکوستیک قابل‌تشخیص جهانی را با ابزارهای مدرن تولید کرد، هانگا تونگا (2022) پیشتاز است. اگر بپرسید کدام رویداد احتمالاً بالاترین فشار را در منشأ تولید کرده، کراکاتاو (1883) یا تونگوسکا (1908) همچنان نامزدهای تاریخی قدرتمندی باقی می‌مانند، اما مقادیر اوج آن‌ها بازسازی‌شده‌اند و نه مستقیماً اندازه‌گیری‌شده. برای دانشمندان، تفاوت درقابلیت سنجش و کیفیت داده‌ها تعیین‌کننده است؛ برای تاریخ‌نگاران و عموم، گزارش‌های عینی مانند شکسته‌شدن شیشه و پارگی پرده گوش در زمان کراکاتاو هنوز جلوه‌ی دراماتیکی دارند و اهمیت تاریخی شان را حفظ کرده‌اند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

موج های غول پیکر دریا: کشف راز رویدادهای نادر دریاهای آزاد با داده های اکوفیسک

موج‌های مخرب و فوق‌العاده بزرگی که گاه بیش از ۲۰ متر (حدود ۶۵ فوت) ارتفاع دارند،...

Expert Insight

دکتر ربکا آلوارادو (Dr. Rebecca Alvarado)، فیزیکدان آکوستیک در گروه دینامیک اتمسفر در کال‌تک، دیدگاهی ارائه می‌دهد: "وقتی مردم می‌پرسند ‹بلندترین صدا در تاریخ چه بود›، اغلب بلندی که ما آن را درک می‌کنیم را با بزرگی انرژی یک پالس فشاری خلط می‌کنند. کراکاتاو و تونگوسکا آزادسازی‌های انرژی بسیار عظیمی بودند؛ آن‌ها موج‌های شوکی تولید کردند که در سطح جهانی قابل‌تشخیص بودند. با این حال، هانگا تونگا با شبکه‌های مدرن ثبت شد و نشان می‌دهد چگونه یک رویداد واحد می‌تواند به‌وضوح در سراسر سیاره ردیابی شود. برای دانشمندان، مورد دوم اهمیت دارد چون می‌توانیم آن را کمّی‌سازی کنیم. برای تاریخ‌نویسان و عموم، گزارش‌های شاهدان درباره شکستن شیشه و آسیب‌های شنیداری در زمان کراکاتاو وزن دراماتیکی خود را حفظ می‌کند." این نکته تأکید می‌کند که شواهد ثبت‌شده و کیفیت داده‌ها بر اعتبارِ مقایسه‌ها تأثیر مستقیم دارند.

Conclusion

هیچ پاسخ واحد و بی‌ابهامی به سؤال "بلندترین صدا در تاریخ چیست" وجود ندارد. برنده بستگی به معیار دارد: فشار خام منشأ، شدت قابل شنیدن در فاصله انسانی، یا قابلیت تشخیص توسط شبکه‌های مدرن. کراکاتاو (1883) و تونگوسکا (1908) همچنان نامزدهای نمادین تاریخی برای توان خام هستند؛ هانگا تونگا (2022) واضح‌ترین نمونه مدرن است زیرا توسط آرایه‌ای جهانی از ابزارها ثبت و تحلیل شد. انفجارهای آزمایشگاهی می‌توانند به اوج‌های فشار عددی بسیار بالا دست یابند، اما بدون محیطی برای حمل صوت معمولی، آن اوج‌ها به بلندی قابل‌شنیدن ترجمه نمی‌شوند.

فهم این رویدادها نیازمند تلفیق سوابق تاریخی، ابزارهای معاصر و خوانش دقیق از آنچه ارقام دسیبل واقعاً نشان می‌دهند است. در نهایت، این پرسش نه تنها کنجکاوی نسبت به سر و صدا را برمی‌انگیزد بلکه دعوتی است به درک عمیق‌تر نحوه انتقال انرژی در اتمسفر و چگونگی اندازه‌گیری، درک و تأثیرپذیری انسان‌ها از رویدادهای فیزیکیِ بسیار شدید. این موضوع برای حوزه‌های تخصصی مانند آتشفشان‌شناسی، فیزیک امواج شوک، ایمنی شنوایی و پایش جهانی اینفراساند اهمیت عملی و علمی دارد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

معرفی قابلیت محافظت شنوایی در ایرپاد پرو ۲؛ نوآوری جدید اپل برای سلامت کاربران

ایرپاد پرو ۲ اپل با دریافت به‌روزرسانی نرم‌افزاری قابل توجه، اکنون به قابلیت نوین 'محافظت شنوایی'...