너무 큰 소리가 너무 크게 지구를 네 번 돌 렸습니다.

1883 년 8 월 27 일, 지구는 그 이후로 만든 것보다 더 큰 소음을 내버려 두었습니다.

크라 카토 아 섬에서 소리가 나오는 현지 시간은 오전 10시 2 분이었다. 안다만과 니코 바르 제도에서 1,300 마일 떨어진 곳에서 들렸다 (“총이 발사 될 때 특별한 소리가 들렸다”). 뉴기니와 서호주에서 2,000 마일 떨어진 곳에 (“북서쪽 방향으로 포병과 비슷한 일련의 시끄러운 보고서”); 그리고 모리셔스 근처의 로드리게스 (Rodrigues)의 인도 바다 섬에서 3,000 마일 떨어진 곳 (“무거운 총의 먼 포효처럼 동쪽으로 나옵니다.”)은 지구의 13 번째 지역에 걸쳐 50 개가 넘는 지리적 위치에있는 사람들이 들었습니다.

잠시 동안 이것이 얼마나 미쳤는지 생각해보십시오. 보스턴에 있고 누군가가 뉴욕시에서 나오는 소리가 들렸다 고 말하면 아마도 재미있는 모습을 줄 것입니다. 그러나 보스턴은 뉴욕에서 200 마일 거리에 있습니다. 우리가 여기서 말하는 것은 보스턴에있는 것과 아일랜드 더블린에서 나오는 소음을 분명히 듣는 것과 같습니다. 소리 속도 (시간당 766 마일 또는 시간당 1,233km)로 이동하면 그 거리를 커버하는 데 약 4 시간이 걸립니다. 이것은 기록 된 역사에서 들었던 가장 먼 소리입니다.

그렇다면 왜 그런 지구가 심하게 큰 소리를 낼 수 있을까요? 크라 카토아의 화산은 방금 섬을 찢어서 대기로 17 마일에 도달 한 연기 깃털을 방금 방금 분출하여 분출했습니다. 이 관찰을 사용하여 시간당 1,600 마일 이상, 또는 초당 거의 0.5 마일로 화산에서 튀어 나온 것들을 계산할 수 있습니다. 그것은 소리 속도의 두 배 이상입니다.

이 폭발은 높이가 100 피트 (30 미터)가 넘는 파도가있는 치명적인 쓰나미를 만들었습니다. 65 개의 해안 마을과 정착촌이 휩쓸려 완전히 파괴되었습니다. 대로, 네덜란드 (당시 인도네시아의 식민지 통치자)는 사망자 수가 36,417로 추정되었고 다른 추정치는 120,000을 초과했습니다.

영국 선박 Norham Castle은 폭발 당시 크라 카토아에서 40 마일 떨어져있었습니다. 배의 선장은 그의 통나무에 다음과 같이 썼다. 내 마지막 생각은 사랑하는 아내와 함께 있습니다. 나는 심판의 날이 왔다고 확신한다.”

일반적으로 소리는 세계의 끝이 아니라 공기압의 변동으로 인해 발생합니다. Batavia Gasworks (Krakatoa에서 100 마일 떨어진 곳)의 기압계는 2.5 인치 이상의 수은에서 압력을받는 스파이크를 등록했습니다. 이로 인해 상상할 수 없을 정도로 큰 소음이 172 개의 데시벨의 음압으로 전환됩니다. 문맥 상, Jackhammer를 운영하고 있다면 약 100 개의 데시벨이 적용됩니다. 통증에 대한 인간의 임계 값은 130 데시벨 근처에 있으며, 제트 엔진 옆에 서있는 불행이 있다면 150 데시벨 사운드를 경험할 수 있습니다. (10- 데시벨 증가는 사람들이 대략 두 배의 큰 소리로 들리는 것으로 인식됩니다.) 크라 카토 아 폭발은 소스에서 100 마일 떨어진 172 데시벨을 등록했습니다. 이것은 놀랍게도 큰 소리로“소리”가 의미하는 한계에 대비하고 있습니다.

당신이 음표를 쓰거나 말을 할 때, 당신은 초당 수십 ~ 수백 번 공기 분자를 흔들고 있는데, 일부 장소에서는 공기 압력이 낮고 다른 곳에서는 높이가 높습니다. 소리가 커질수록이 흔들림이 더 강하고 공기 압력의 변동이 커집니다. 그러나 소리가 얼마나 큰 소리를 낼 수 있는지에는 한계가 있습니다. 어느 시점에서 공기압의 변동이 너무 커서 저압 영역이 제로 압력 (진공)에 부딪 히고 그보다 낮을 수는 없습니다. 이 한계는 지구 대기의 소리를 내기 위해 약 194 데시벨입니다. 더 큰 소리와 소리는 더 이상 공기를 통과하는 것이 아니라 실제로 공기를 밀어 내고 충격파로 알려진 움직이는 공기의 가압 된 버스트를 만듭니다.

크라 카토 아에 가까워 지면서이 소리는이 한계를 넘어서서 고압 공기가 너무 강해져 40 마일 떨어진 선원의 고막을 파열시켰다. 이 소리가 호주와 인도양에 도착하여 수천 마일을 여행하면서 압력이 가득한 흔들림이 죽기 시작하여 먼 총소리처럼 들렸습니다. 3,000 마일이 넘는 여정으로 압력의 물결이 너무 조용해서 인간의 귀가들을 수 없었지만, 전 세계에서 며칠 동안 계속해서 반향을 일으켰습니다. 분위기는 종처럼 울리고 있었고, 우리에게는 눈에 띄지 않지만 우리의 악기에 의해 감지 될 수 있습니다.

1883 년까지 전 세계의 수많은 도시의 기상 관측소가 바로메터를 사용하여 대기압의 변화를 추적했습니다. 크라 카토 아 폭발 후 6 시간 47 분, 캘커타에서 공기 압력 스파이크가 감지되었습니다. 8 시간이 지나면 펄스는 서부와 멜버른과 시드니에서 모리셔스에 도달했습니다. 상트 페테르부르크는 12 시간이 지나서 맥박을 발견 한 후 비엔나, 로마, 파리, 베를린 및 뮌헨이 뒤를이었습니다. 18 시간 씩 맥박은 뉴욕, 워싱턴 D.C. 및 토론토에 도달했습니다. 놀랍게도, 폭발 후 5 일 동안 전 세계 50 개 도시의 기상 관측소는 전례없는 시계와 같은 압력이 약 34 시간마다 반복되는이 전례없는 스파이크를 관찰했습니다. 그것은 지구 전체를 여행하는 데 소리가 얼마나 걸리는가입니다.

크라 카토아의 압력파는 각 방향으로 지구를 3 ~ 4 번 돌 렸습니다. (각 도시는 화산과 반대 방향으로 이동하는 충격파를 경험했기 때문에 최대 7 개의 압력 스파이크를 느꼈습니다.) 한편, 인도, 영국 및 샌프란시스코의 조력 스테이션은이 공기 맥박과 동시에 바다 파도의 상승을 측정했습니다. 더 이상들을 수 없지만 전 세계를 계속 움직이는 소리, 사람들이“위대한 공기 파”라는 별명을 가진 현상이었습니다.

최근 파푸아 뉴기니에서 휴가를 보내면서 한 부부가 찍은 화산 폭발에 대한 놀라운 홈 비디오가 인터넷에서 라운드를 시작했습니다. 면밀히 시청하면이 비디오는 화산에 의해 생성 된 압력 파에 대한 감각을 제공합니다.

화산이 분출되면 공기압이 갑자기 급증합니다. 실제로 공기를 통과하여 수증기가 구름에 구름으로 압축 될 때 실제로 볼 수 있습니다. 비디오를 찍는 사람들은 (다행히도) 압력파가 도달하는 데 시간이 걸릴 정도로 충분히 멀리 떨어져 있습니다. 폭발 후 약 13 초 후에 보트에 부딪쳤을 때, 갑자기 공기 폭발과 함께 거대한 총상처럼 들리는 소리가 들립니다. 13 초에 소리의 속도를 곱하면 보트가 화산에서 약 4.4km 또는 2.7 마일 떨어져 있음을 알 수 있습니다. 이것은 크라 카토 아에서 일어난 일과 다소 비슷합니다.이 경우“총격”을 제외하고는 3,000 마일이 아니라 자연이 발휘할 수있는 거대한 파괴적인 힘에 대한 마음을 사로 잡는 시연입니다.

참조

1. Judd, J.W., et al. 크라 카토아의 분화와 그 이후의 현상 Trübner &Company, (1888).

2. Winchester, S. Krakatoa :세계가 폭발 한 날 펭귄, 런던, 영국 (2004).

3. Simkin, T. &Fiske, R.S. Krakatau, 1883, 화산 폭발과 그 효과 Smithsonian Institution Scholarly Press, Washington, D.C. (1983).

Krakatoa 폭발의 물리학에 대한 유용한 토론에 대한 Nicole Sharp와 Will Slaton에게 감사합니다.

Aatish Bhatia는 최근 물리학 박사입니다. 프린스턴 대학교에서 과학과 공학을 더 많은 사람들에게 가져 오기 위해 일합니다. 그는 수상 경력에 빛나는 과학 블로그의 경험적 열심을 씁니다. Wired , @aatishb로 트위터에 있습니다.