Невероятный громкий звук, обошедший Землю четыре раза
27 августа 1883 года Земля породила звук, громкость которого с тех пор не была превзойдена.
Звук родился на острове Кракатау, расположенном между Явой и Суматрой в Индонезии, в 10:02 утра по местному времени. Его слышали в 2080 км на Андаманских и Никобарских островах («были слышны удивительные звуки, будто пальба из пушек»); в 3200 км в Новой Гвинее и западной Австралии («серия громких звуков, напоминающих артиллерию в направлении на северо-запад»); и даже в 4800 км в Индийском океане на острове Родригес недалеко от Маврикия («идущий с востока звук, будто отдалённый рёв тяжёлых пушек») [1]. В общей сложности его слышали люди в 50 различных географических точках, покрывающих 1/13 часть земного шара.
Задумайтесь о том, насколько это удивительно. Если в Нижнем Новгороде вам кто-нибудь скажет, что слышал звук из Москвы, вы посмотрите на него с подозрением. Но Нижний Новгород находится в 400 км от Москвы. А в описываемом случае всё было так, будто человек, находившийся в Чите, слышал звук, идущий из Москвы. Со скоростью передвижения 1233 км/ч, звуку на преодоление такого пути требуется около 4 часов. Это был самый далеко распространившийся звук в известной нам истории.
Откуда можно было услышать извержение
Так что же могло создать настолько громкий взрыв? На Кракатау произошло извержение вулкана, настолько мощное, что оно разорвало остров, и выпустило столб дыма, поднявшегося в атмосферу на 27 км, согласно наблюдавшего его геологу. Из этого можно вычислить, что дым рвался из вулкана со скоростью 2500 км/ч – то есть, порядка 800 м/с. Это в два раза больше скорости звука.
Взрыв породил смертельное цунами с волнами высотой в 30 м. Было смыто и полностью разрушено 165 прибрежных деревень и поселений. Колонисты из Нидерландов, заправлявшие в то время в Индонезии, оценили количество жертв в 36 417, но по некоторым оценкам, их могло быть порядка 120 000. [2, 3]
Британское судно «Замок Норем» во время извержения был в 40 милях от Кракатау. Капитан записал в журнале, «Настолько громкие были взрывы, что у половины из моей команды повредились барабанные перепонки. Последние мои мысли были о моей дорогой супруге. Я убеждён, что настал Судный день».
Литография извержения, 1888 год
Но звуки возникли не из-за конца света, а из-за флуктуаций давления воздуха. Барометр на газовом заводе в Батавии (ныне Джакарта), в 160 км от места взрыва, зафиксировал повышение давление на 6 мм рт.ст. Это порядка 172 дб звукового давления, очень громкий шум. При работе отбойным молотком вы подвергаетесь давлению в 100 дб. Болевой порог человека – порядка 130 дб, а если бы вы неудачно встали рядом с реактивным двигателем, вы бы подверглись давлению 150 дб. (Увеличение на 10 дб примерно оценивается человеком как двукратное увеличение громкости). При извержении Кракатау было зарегистрировано 172 дб на расстоянии в 160 км. Это настолько потрясающе громко, что практически находится на границе понятия «звука».
Когда вы напеваете песенку или произносите слова, вы заставляете молекулы воздуха колебаться вперёд и назад десятки или сотни раз в секунду, из-за чего давление воздуха в некоторых местах увеличивается, а в других уменьшается. Чем громче звук, тем интенсивнее колебания и тем больше флуктуации давления. Но существуют ограничения на громкость звука. В какой-то момент колебания становятся слишком велики, и нижняя планка давления опускается до нуля – до вакуума – и ниже уже не опустится. Это ограничение в атмосфере Земли достигается примерно при 194 дб. Ещё громче, и звук уже не будет распространяться по воздуху, он будет нести воздух с собой, создавая передвигающуюся область высокого давления, ударную волну.
Ближе к Кракатау звук превысил все ограничения, и создал такой мощный порыв воздуха высокого давления, что он порвал барабанные перепонки у моряков в 40 милях. Пройдя тысячи километров, дойдя до Австралии и Индийского океана, колебания звука уменьшились, и начали напоминать отдалённый выстрел. После 4800 км путешествия волна давления стала слишком тихой для человеческого уха, но продолжала распространяться и далее, несколько дней отражаясь по всему земному шару. Атмосфера звенела, как колокол, незаметно для нас, но заметно для наших приборов.
В 1883 году погодные станции в городах всего мира использовали барометры для отслеживания изменений в атмосферном давлении. Через 6 часов 47 минут после извержения Кракатау, всплеск давления был зарегистрирован в Калькутте. Через 8 часов импульс достиг Маврикия на западе и Мельбурна с Сиднеем на востоке. Через 12 часов импульс заметили в Санкт-Петербурге, а затем в Вене, Риме, Париже, Берлине и Мюнхене. Через 18 часов импульс дошёл до Нью-Йорка, Вашингтона и Торонто. Невероятно, но целых пять дней после взрыва погодные станции в 50 городах по всему миру регистрировали этот беспрецедентный всплеск давления, повторяющийся примерно каждые 34 часа. Примерно столько времени требуется звуку на путешествие вокруг всей планеты.
В общем, волна давления от Кракатау обошла земной шар 3-4 раза в каждом направлении. В городах было зарегистрировано до семи всплесков давления, поскольку они ощущали ударные волны, пришедшие к ним с обеих сторон. Приливные станции в Индии, Англии и Сан-Франциско отмечали повышение океанских волн одновременно с воздушным импульсом, и такой эффект был отмечен впервые. Это был звук, который уже нельзя было услышать, но он продолжал путешествовать вокруг света – этот феномен назвали «великой воздушной волной».
Недавно туристы сняли невероятное видео извержения вулкана в Папуа – Новой Гвинее. Если присмотреться, из него можно получить представление о волне давления, созданной вулканом.
Извержение вулкана порождает внезапный всплеск атмосферного давления. Видно, как он перемещается по воздуху, и конденсирует по пути водяной пар в облака. Снимавшие видео, к счастью, были достаточно далеко от извержения, и волне давления потребовалось некоторое время, чтобы достичь их. При ударе волны о лодку, примерно через 13 секунд после взрыва, слышно громкий звук, похожий на выстрел, вместе с порывом воздуха. Это значит, что лодка была примерно в 4,4 км от вулкана. Нечто подобное случилось и с Кракатау, только тогда «выстрел» услышали не в 4 км, а в 4800 км от вулкана, что демонстрирует непостижимую и огромную разрушительную силу природы.
Ссылки
1. Judd, J.W., et al. The Eruption of Krakatoa, and Subsequent Phenomena Trübner & Company, (1888).
2. Winchester, S. Krakatoa: The Day the World Exploded Penguin, London, United Kingdom (2004).
3. Simkin, T. & Fiske, R.S. Krakatau, 1883, the Volcanic Eruption and Its Effects Smithsonian Institution Scholarly Press, Washington, D.C. (1983).
27 августа 1883 года Земля породила звук….. Снимавшие видео,
на что снимали?
Хорошо было видно ударную волну. Не представляю, что же тогда шло от Кракатау?