Naszą przestrzeń, w której żyjemy możemy potraktować jak wielką salę koncertową.
Od pewnego czasu, gdy wybuchła pandemia, zrobiło się w niej ciszej i powietrze stało się bardziej przejrzyste, zmalał smog. Zmniejszyła się zdecydowanie ilość przelatujących samolotów i przejeżdżających aut. Możemy wreszcie swobodnie posłuchać budzącej się do życia wiosny, pomimo obowiązujących zakazów opuszczania domów. Szczęśliwcy, mogą posłuchać koncertu szumu fal morskich, kaskady spadającej wody w potokach, czy po prostu wiatru grającego w koronach drzew. To są dźwięki naturalne, które są nam potrzebne, tak jak czyste powietrze do oddychania i źródlana woda do picia. Natomiast w salach koncertowych, teatrach, audytoriach panuje niczym niezmącona cisza. Pytanie tylko do kiedy?
Naukę, która zajmuje się wytwarzaniem, kontrolowaniem, transmisją, odbieraniem oraz oddziaływaniem dźwięków, nazywamy akustyką. Ogólnie akustykę można podzielić na kilka działów, z których najważniejsze to: akustyka budowlana, środowiska i muzyczna. Ta pierwsza skupiona jest na zachowaniu się fal dźwiękowych w pomieszczeniach zamkniętych. Najlepszym przykładem jest odpowiednie projektowanie sal koncertowych, czy audytoriów, gdzie jakość i czystość dźwięku, bez pogłosu, jest najważniejsza.
Natomiast akustyka środowiska zajmuje się m. innymi problemami kontroli hałasu w otoczeniu i ograniczeniem jego form, wpływających na skażenia środowiska.
Z kolei akustyka muzyczna – zajmuje się zasadami projektowania, budowy i wydobywania dźwięku z instrumentów muzycznych oraz – co najważniejsze – oddziaływaniem muzyki na słuchacza.
Ważną częścią tej dziedziny jest elektroakustyka, zajmująca się głównie rozwojem odpowiednich systemów i urządzeń do wiernego nagrywania i odtwarzanie dźwięków.
Z punktu widzenia fizyki - źródłami dźwięków są najczęściej drgające struny, pręty, membrany, piszczałki oraz nagłe zagęszczenia lub rozrzedzenia powietrza, powstające przy różnych wybuchach. Docierająca do naszego ucha, fala ciśnieniowa wywołuje wrażenie dźwięku, ale tylko wtedy, gdy częstotliwość tej fali zawarta jest w granicach od około 16 Hz do 20 kHz. Tę grupę fal w fizyce, nazywa się falami dźwiękowymi lub akustycznymi.
Fale o niższej i wyższej częstotliwości, rozchodzące się w ośrodkach sprężystych, nie różnią się niczym szczególnym od dźwięków. Wprowadza się jedynie inne nazwy: fale o częstotliwościach poniżej 16 Hz nazywamy infradźwiękami, a powyżej 20 kHz, stanowiące próg słyszalny dla człowieka, ultradźwiękami.
Znajdują one szerokie zastosowanie w przemyśle i naukach biomedycznych. Słyszalność dźwięków zależy nie tylko od częstotliwości, ale od jego natężenia. Jednostką natężenia dźwięku w układzie SI jest wat na metr kwadratowy. Większość ludzi słyszy dźwięki najniższe i najwyższe dopiero wówczas, gdy ich natężenie wynosi około O.001 Wata/metr kwadratowy.
Zgodnie z prawem, podanym przez Webera i Fechnera, stosuje się subiektywne natężenie dźwięku, które mierzymy w decybelach (dB). Natężenie dźwięku bliskie 120 dB stanowi górną granicę słyszalności dla ucha, powyżej zaś stanowi dla słuchacza dotkliwy ból.
A co w astronomii? Przez wieki, obserwowane światło gwiazd, Słońca czy planet było jedyną informacją docierająca do Ziemi. Wraz z rozwojem elektromagnetyzmu, pojawiła się z końcem XIX wieku teoria eteru. Eter był piątym żywiołem (ziemia, woda, ogień, powietrze), wprowadzonym jeszcze przez Arystotelesa ze Stagiry, nie występującym na powierzchni Ziemi, lecz służącym do budowy ciał niebieskich. Ponieważ wszystkie poprzednio odkryte fale, rozchodziły się w jakimś ośrodku jako drgania mechaniczne, zatem uważano, że światło czyli fale elektromagnetyczne, potrzebuje eteru. Teoria ta upadła, wraz z powstaniem szczególnej teorii względności, bowiem pole elektromagnetyczne jak wiemy nie potrzebuje ośrodka, tak samo jak nie potrzebuje go pole grawitacyjne. Tym piątym żywiołem, a obecnie uznawanym za czwarty stan skupienia, jest wszechobecna we Wszechświecie plazma. Jest to zjonizowana materia, o stanie skupienia przypominającym gaz.
Rozróżniamy głównie plazmę gorącą, wysokotemperaturową, tworząca gwiazdy, i plazmę zimną w przestrzeniach Kosmosu, a także w wyładowaniach atmosferycznych. W plazmie, podobnie jak w powietrzu, mogą się rozchodzić i powstają fale akustyczne.
Na Słońcu i gwiazdach, a także na planetach, powstają fale magneto-akustyczne, które możemy “nagrać” transponując je do zakresu fal dźwiękowych. Możemy je następnie odsłuchać, jako muzykę sfer niebieskich. Tak samo można posłuchać zderzeń galaktyk, gwiazd, wybuchów supernowych czy sygnałów z pulsarów. Ważne, aby odsłuchiwać te zjawiska na niskim poziomie, poniżej 90 dB. Jednym słowem “cicho sza”!
Adam Michalec
