– Lyden Så Høyt At Det beveget seg Rundt Jorden Fire Ganger

den 27. August 1883, Jorden la ut en lyd som er høyere enn noe det har gjort siden.

Det var 10:02 am lokal tid når lyden kom fra øya Krakatoa, som ligger mellom Java og Sumatra i Indonesia., Det ble hørt ca 1300 mil unna, i Andaman-og Nicobar-øyene («ekstraordinære lyd ble hørt, som avfyring av våpen»); for 2.000 kilometer unna, i Ny-Guinea og Western Australia («en serie av høy rapporter, som ligner på de av artilleri i nordvestlig retning»); og selv 3000 miles unna i det Indiske Havet, øya Rodrigues, i nærheten av Mauritius («de kommer fra øst, som fjernt drønn av tunge våpen.»)1 I alt var det høres av mennesker i over 50 forskjellige geografiske steder, sammen strekker seg over et område som dekker et trettende av verden.,

Tenk, for et øyeblikk, bare hvor gale det er. Hvis du er i Boston, og noen forteller at de hørte en lyd kommer fra New York, er du sannsynligvis kommer til å gi dem en morsom utseende. Men Boston ligger bare 200 miles fra New York. Hva vi snakker om her er som å være i Boston og tydelig høre en lyd kommer fra Dublin, Irland. Reiser på lydens hastighet (766 miles eller 1,233 kilometer per time), det tar en lyd om fire timer for å dekke denne avstanden. Dette er den mest fjerntliggende lyd som noen gang har blitt hørt i nedtegnet historie.,

Så hva kunne lage en slik en jord-shatteringly kraftig smell? En vulkan på Krakatoa hadde bare brøt ut med en kraft så stor at det tore øya fra hverandre, og skaper en sky av røyk som nådde 17 km i atmosfæren, i henhold til en geolog som var vitne til det., Du kan bruke denne observasjonen til å beregne at ting spydd ut av vulkanen på over 1600 kilometer i timen—eller nesten en halv kilometer per sekund. Det er mer enn to ganger lydens hastighet.

Denne eksplosjonen skapte en dødelig tsunami med bølger over 100 meter (30 meter), som i høyden. Ett hundre og fem og seksti kyst landsbyer og bosetningene ble feid bort og helt ødelagt. I alt nederlandsk (den koloniale herskere i Indonesia på den tiden) har anslått at dødstallene på 36,417, mens andre anslag overstige 120,000.,2,3

Den Britiske skipet Norham Slottet var 40 mil fra Krakatoa på den tiden av eksplosjonen. Skipets kaptein skrev i sin logg: «Så voldelig er eksplosjoner at øre-trommer på over halve mannskapet har blitt knust. Mine siste tanker er med min kjære kone. Jeg er overbevist om at Dommens Dag har kommet.»

generelt, lyden er ikke forårsaket av slutten av verden, men av svingninger i lufttrykket. Et barometer på Batavia gasworks (100 miles unna Krakatoa) registrerte den påfølgende økning i presset på over 2,5 tommer kvikksølv. Som konverterer til over 172 desibel av lydtrykk, et ufattelig høyt støy. For å sette det i en sammenheng, hvis du var å drive en jackhammer du vil være gjenstand for om 100 desibel., Den menneskelige terskel for smerte er i nærheten 130 desibel, og hvis du hadde den ulykke å stå ved siden av en jet-motor, vil du oppleve en 150 desibel lyd. (En 10-desibel øke oppfattes av folk som lød omtrent dobbelt så høyt.) Den Krakatoa eksplosjon registrert 172 desibel på 100 miles fra kilden. Dette er så utrolig høyt, at det er inching opp mot grensene for hva vi mener med «lyd.,»

Når du hum et notat eller snakker et ord, du bevegar luftmolekyler og tilbake dusinvis eller hundrevis av ganger per sekund, noe som fører lufttrykket til å være lav i noen steder, og høy i andre steder. Jo høyere lyd, mer intens disse wiggles, og jo større svingninger i lufttrykket. Men det er en grense for hvor høyt en lyd kan få. På et tidspunkt, svingninger i lufttrykket er så store at det lave trykket regioner hit null press—en vakuum—og du kan ikke få noe lavere enn det. Denne grensen skjer for å være om 194 desibel for en lyd i Jordens atmosfære., Noen høyere, og lyden er ikke lenger bare passerer gjennom luften, det er faktisk presser luften sammen med det, skape en skal beskyttes utbrudd av å flytte luft kjent som en sjokkbølge.,

Nærmere Krakatoa, lyden var godt over denne grensen, og produserer en eksplosjon av høyt trykk luft så kraftig at den knuste den mot trommehinnen av sjømenn 40 km unna. Så denne lyden reiste tusenvis av kilometer, å nå Australia og det Indiske Hav, det wiggles i press i gang å dø ned, høres mer ut som en fjern skuddsår. Over 3000 km i sin ferd, bølgen av press vokste altfor stille for menneskelige ører å høre med, men det fortsatte å feie videre, reverberating for dager i hele verden., Atmosfæren var ringing som en bjelle, umerkelige for oss, men kan påvises ved våre instrumenter.

Krakatoa eksplosjon registrert 172 desibel på 100 miles fra kilden. Dette er så utrolig høyt, at det er inching opp mot grensene for hva vi mener med «lyd.»

Ved 1883, værstasjoner i dusinvis av byer over hele verden bruker barometers til å spore endringer i atmosfærisk trykk. Seks timer og 47 minutter etter Krakatoa eksplosjon, en økning av lufttrykket ble oppdaget i Calcutta., Med 8 timer, puls nådd Mauritius i vest og Melbourne og Sydney i øst. Av 12 timer, St. Petersburg lagt merke til puls, etterfulgt av Wien, Roma, Paris, Berlin og München. Ved 18 timer pulsen hadde nådd New York, Washington, D.C., og Toronto. Utrolig, for så mange som fem dager etter eksplosjonen, værstasjoner i 50 byer rundt om i verden observert denne enestående økning i trykket regelmessig som smurt, omtrent hvert 34 timer. Det er omtrent hvor lang tid det tar lyd på å reise rundt hele planeten.,

I det hele tatt, trykkbølger fra Krakatoa beveget seg rundt kloden tre til fire ganger i hver retning. (Hver by følte meg opp til syv press pigger fordi de opplevde sjokkbølger reiser i motsatt retning fra vulkanen.) I mellomtiden, tidevanns-stasjoner så langt borte som i India, England, og San Francisco målt en økning i bølger samtidig med denne luften puls, en effekt som aldri hadde vært sett før. Det var en lyd som ikke lenger kunne bli hørt, men som fortsatte å bevege seg rundt i verden, et fenomen som mennesker tilnavnet «the great air-bølgen.,»

Nylig, en utrolig home video av et vulkanutbrudd tatt av et par på ferie i Papua Ny-Guinea begynte å runder på Internett. Hvis du ser nøye etter, denne videoen gir deg en følelse for trykkbølge som er opprettet av en vulkan.

Når en vulkan bryter ut, det gir en plutselig økning i lufttrykket, og du kan faktisk se på som den beveger seg gjennom luften, koke vann dråper i skyer når den sendes. Folk tar video er (heldigvis) langt nok unna til at trykkbølge tar en stund å nå dem., Når det gjelder endelig traff båten, noen 13 sekunder etter eksplosjonen, hører du det høres ut som en stor skuddsår ledsaget av en plutselig eksplosjon av luft. Å multiplisere 13 sekunder av lydens hastighet forteller oss at båten var i ferd med 4.4 kilometer, eller 2,7 km, bort fra vulkanen. Dette er noe beslektet med det som skjedde på Krakatoa, bortsett fra «skudd» i så fall kunne bli hørt, ikke bare tre, men 3000 miles, bort, en mind-boggling demonstrasjon av den enorme ødeleggende kraft som naturen kan slippe løs.

1. Judd, J. W., et al., Det Utbrudd av Krakatoa, og Påfølgende Fenomener Trübner & Firma, (1888).

2. Winchester, S. Krakatoa: Den Dagen Verden Eksploderte Penguin, London, United Kingdom (2004).

Takk til Nicole Skarpe og Vil Slaton for nyttige diskusjoner om fysikk av Krakatoa eksplosjon.

Aatish Bhatia er en nyere fysikk Ph. D. arbeider ved Princeton University for å bringe vitenskap og engineering til et bredere publikum. Han skriver den prisbelønte vitenskap blogg Empiriske Iver, som ble arrangert på Kablet, og er på Twitter som @aatishb.,

Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på bloggen vår, Fakta Så Romantisk, i September 2014.