อินฟราซาวน์: เสียงของความเงียบ โพสต์เมื่อ:
08:10 วันที่ 2 พ.ย. 2549 ชมแล้ว:
146,981  ตอบแล้ว:
14
โลกของเสียงความถี่ต่ำซึ่งเราไม่ได้ยิน นอกจากทำให้เราได้รับรู้การระเบิดภูเขาไฟและสามารถตรวจวัดการระเบิดนิวเคลียร์แล้ว เครือข่ายเครื่องตรวจวัดเสียงความถี่ต่ำทั่วโลกจะทำให้นักวิจัยเข้าใจโครงสร้างบรรยากาศโลกได้ดีขึ้น
พอดีผมได้อ่านบทความเกี่ยวกับเสียงความถี่ต่ำ หรือที่เรียกว่า อินฟราซาวน์ ในนิตยสาร physicsworld ประจำเดือนสิงหาคม เขียนโดย Michael Hedlin and Barbara Romanowicz แล้ว (อ่านได้ที่ http://physicsweb.org/articles/world/19/8/3/1) เห็นว่าน่าสนใจ ก็เลยเอามาถ่ายทอดให้อ่านกัน
บรรยากาศของโลกเราเต็มไปด้วยเสียงที่เราไม่สามารถได้ยินอย่างเช่น เสียง ฮัม ของโลก, เสียงจากภูเขาไฟ, เสียงคำรามของพายุ และเสียงกรีดร้องจากอุกกาบาตก่อนที่จะระเบิดเหนือพื้นโลก เราไม่ได้ตระหนักถึงเสียงเหล่านี้ที่มีมาเนิ่นนาน ก็ด้วยเหตุที่มันเป็นเสียงความถี่ต่ำกว่าช่วงของการได้ยินของมนุษย์ ซึ่งเรียกว่า อินฟราซาวน์ (infrasound)
หูมนุษย์ตอบสนองไวต่อเสียงที่มีความถี่ตั้งแต่ 20 ถึง 20,000 เฮิร์ทซ คลื่นเสียงความถี่ภายในช่วงนี้สูญเสียพลังงานรวดเร็วเมื่อเคลื่อนไปในอากาศไม่นาน นั่นหมายความว่าเราสามารถได้ยินเสียงที่มาจากสิ่งแวดล้อมใกล้ ๆ ขนาดหนึ่งเท่านั้น แต่ยังมีเสียงที่มีความถี่สูงกว่าและต่ำกว่า ช่วงการได้ยิน (audible range) ของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น อัลตราซาวน์ (ultrasound) เป็นเสียงความถี่สูงกว่าช่วงการได้ยิน มีความถี่ได้ถึงหลายล้านเฮิร์ทซ (หลายเมกกะเฮิร์ทซ) เสียงอัลตราซาวน์จะ จางลง อย่างรวดเร็วมากและไม่สามารถตรวจวัดได้ไกลจากแหล่งกำเนิดมาก มันมีประโยชน์ในการสร้างภาพอัลตราซาวน์ซึ่งใช้ในการแพทย์และการวิจัยทางชีววิทยา โดยใช้ผลจากหลักการของการสะท้อน แต่สำหรับอินฟราซาวน์ที่มีความถี่ต่ำขนาดเพียงไม่กี่มิลลิเฮิร์ทซแล้ว จะสามารถเดินทางไปได้ไกลหลายพันกิโลเมตรทีเดียว
การระเบิดของภูเขาไฟกรากาตัวของอินโดนีเซีย ใน ปี ค. ศ. 1883 ทำให้นักวิทยาศาสตร์บันทึกเสียงอินฟราซาวน์ได้เป็นครั้งแรก การระเบิดครั้งนั้นได้ทำให้เกิดเสียงที่ดังที่สุดที่เคยบันทึกได้ในประวัติศาสตร์ และได้ยินอย่างชัดเจน (ในช่วงความถี่ที่มนุษย์ได้ยิน) ที่ระยะ 4,800 กิโลเมตรห่างออกไปบนเกาะแห่งมาอูริเทียส ซึ่งอยู่ในส่วนตะวันตกเฉียงใต้ของมหาสมุทรอินเดีย อย่างไรก็ตาม หากบารอมิเตอร์ซึ่งเป็นเครื่องตรวจวัดที่ตอบสนองได้ดีต่อการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศที่เล็กน้อย ไม่ได้ทำการบันทึกเหตุการณ์มหันตภัยในครั้งนั้น พื้นที่ส่วนที่เหลือของโลกคงได้ยินเรื่องราวจากการบอกเล่าเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์สังเกตการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศในเครื่องบารอมิเตอร์ของพวกเขา แล้วพบว่าคลื่นเสียงความถี่ต่ำนี้เดินทางรอบโลกถึง 7 รอบ
ในปัจจุบันนี้ เครือข่ายของบารอมิเตอร์ทั่วโลกช่วยให้นักวิจัยสามารถ ปรับจูนคลื่น เข้าสู่โลกของอินฟราซาวน์ที่เราไม่ได้ยิน และเช่นเดียวกับที่คลื่นวิทยุได้เปิดโลกทรรศน์ของเอกภพที่ความถี่ (ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ต่ำกว่าช่วงสเปกตรัมของการมองเห็น อินฟราซาวน์ก็ทำให้เราได้รับรู้คุณสมบัติทางคลื่นเสียงของบรรยากาศในหนทางใหม่ นอกจากจะทำให้เราได้รับรู้เสียงของพายุหรือการระเบิดของลูกอุกกาบาตที่ 1,000 กม.ห่างออกไป หรือบางทีเป็นการระเบิดภูเขาไฟที่อีกด้านหนึ่งของโลกแล้ว นักวิจัยยังหวังว่า เครือข่ายอินฟราซาวน์ทั่วโลก (Global Infrasound Network) จะสร้างความรุดหน้าในการเข้าใจบรรยากาศและภายใต้พื้นผิวโลก ยิ่งไปกว่านั้น มันจะทำให้เราสามารถตรวจติดตามการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ได้ดียิ่งขึ้น
โลกคลื่นใต้เสียง
กล่าวได้ว่า เสียงเป็นการสั่นที่เกิดขึ้นในตัวกลาง ตัวอย่างเช่น เสียงในอากาศคือการเคลื่อนที่ไปกลับเป็นจังหวะที่ทำให้เกิดการบีบอัดของอากาศ ถึงแม้แหล่งกำเนิดเสียงจะรบกวนมวลอากาศเพียงส่วนน้อยในตอนเริ่มแรก แต่เมื่อเกิดการเคลื่อนไป อากาศจะมีการสั่นอย่างต่อเนื่องคล้ายสปริงจนกระทั่งพลังงานของมันค่อย ๆ สูญสลาย ตามกฎทางฟิสิกส์เมื่อปริมาตรอากาศที่ถูกรบกวนยิ่งขนาดเล็ก ความถี่ของเสียงที่เกิดขึ้นจะยิ่งสูง ดังนั้นการจะทำให้เกิดอินฟราซาวน์ แหล่งกำเนิดจำเป็นต้องสามารถขับเคลื่อนปริมาตรอากาศขนาดใหญ่ได้
เป็นที่รู้กันดีว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่บางชนิด อย่างเช่นช้าง แรด และวาฬ สามารถใช้อินฟราซาวน์ที่ความถี่ต่ำกว่า 20 Hz ในการสื่อสารซึ่งกันและกันที่ระยะห่างหลายกิโลเมตรได้ ส่วนอินฟราซาวน์ที่ผลิตโดยมนุษย์ซึ่งมีความถี่ระหว่างประมาณ 0.1 Hz และ 10 Hz เกิดขึ้นโดยการระเบิดทางเคมีหรือทางนิวเคลียร์ขนาดใหญ่ การปล่อยยานอวกาศ และอากาศยานเร็วเหนือเสียง แต่แหล่งกำเนิดหลักของอินฟราซาวน์ก็คือปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดทั่วไปของโลกเอง ซึ่งให้กำเนิดคลื่นเสียงที่ความถี่ต่ำกว่าที่มนุษย์ผลิตมาก จากการระเบิดภูเขาไฟ ทอร์นาโด การถล่มลงมาของน้ำแข็ง หิมะ หรือก้อนหินจากภูเขา แผ่นดินไหว อุกกาบาต การเกิดออโรร่า พายุ และความปั่นป่วนของกระแสอากาศในชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้อินฟราซาวน์ยังเกิดขึ้นมาจากการสั่นอย่างต่อเนื่องภายในผืนโลก ซึ่งเรียกกันว่า เสียง ฮัม (hum) ของโลก ที่ความถี่ไม่กี่มิลลิเฮิร์ทซ
มันเป็นไปได้ที่จะรู้สึกโดยสัมผัสทางร่างกายถึงอินฟราซาวน์ที่มีความเข้มสูงที่ความถี่เหนือกว่า 1 Hz ยกตัวอย่างเช่น ความรู้สึกที่เท้าขณะยืนอยู่บนรันเวย์ ตอนที่เครื่องบินเจ็ทขนาดใหญ่บินข้ามศีรษะไป อินฟราซาวน์ยังสามารถส่งผลให้มีความรู้สึกอึดอัด เช่น ในปี ค. ศ. 2003 นักวิจัยอังกฤษพบว่าพวกเขาสามารถทำให้อารมณ์เศร้าหมองและไม่สบายใจเกิดขึ้นในผู้ชม โดยการปล่อยคลื่นเสียงที่ความถี่ 17 Hz เข้าไปในคอนเสิร์ตฮอลล์แห่งหนึ่ง
บรรยากาศที่แปรผัน
เพื่อให้เข้าใจโลกแห่งอินฟราซาวน์มากขึ้น เราจำเป็นต้องรู้จริง ๆ เสียก่อนว่าอินฟราซาวน์เคลื่อนไปในบรรยากาศอย่างไร อินฟราซาวน์นั้นเป็นคลื่นกลที่มีการบีบอัดและขยายตัวไปตามตัวกลางเช่นเดียวกับเสียงในช่วงความถี่อื่น และเช่นเดียวกับคลื่นแผ่นดินไหวแบบบีบอัด แต่สิ่งที่น่าสนใจและแตกต่างจากคลื่นแผ่นดินไหวมากก็คืออินฟราซาวน์จะเปลี่ยนแปลงทิศทางหรือหักเหได้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของตัวกลาง (ซึ่งก็คืออากาศ) ที่เสียงความถี่ต่ำเคลื่อนผ่าน
ในบรรยากาศ ความเร็วของอินฟราซาวน์แปรผันตรงกับรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์ของอากาศ นอกจากนี้มันยังได้รับผลจากทิศทางลมด้วย อย่างไรก็ตามทั้งอุณหภูมิและทิศทางลมก็แปรผันไปได้ต่าง ๆ นานาขึ้นอยู่กับว่ามันอยู่ที่ความสูงเท่าไร ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ใด เป็นเวลาไหนของวัน และเป็นช่วงเวลาใดของปี ซึ่งทำให้เรื่องราวซับซ้อนเป็นอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น อินฟราซาวน์จะสะท้อนสู่พื้นโลกจากบริเวณภายในของทั้งชั้นบรรยากาศ stratosphere (อยู่ที่ความสูง 20 50 กม.) และ thermosphere (ความสูงเหนือ 85 กม.ขึ้นไป) เนื่องด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นตามความสูง แต่อีกกรณีหนึ่ง ในบรรยากาศ 10 กม.ล่างสุด (ชั้น troposphere) ซึ่งอุณหภูมิจะลดลงเมื่อความสูงมากขึ้น ซึ่งแตกต่างกับกรณีของชั้น stratosphere และ thermosphere ถึงกระนั้นอินฟราซาวน์ก็ยังสะท้อนกลับจากชั้นบรรยากาศชั้นนี้ได้ เมื่อมีลมแรง
เพื่อจะศึกษาปรากฏการณ์อินฟราซาวน์ในระยะไกล เราจำเป็นที่จะต้องคำนึงถึงโครงสร้างบรรยากาศซึ่งเป็นแบบ ไดนามิก คือมีการผันแปรไปตลอดเวลา ในปี ค. ศ. 2000 นักธรณีวิทยา Doug Drob แห่งสถานีวิจัยนาวิกโยธิน (the Naval Research Laboratory) ในสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาวิธีการที่ทำให้ทราบถึงโครงสร้างเหล่านี้ โดยการใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ทำนายสภาพอากาศและการวัดจากการทดลองบนบอลลูน เมื่อรวมเอาข้อมูลต่าง ๆ ของบรรยากาศที่มีการแปรผันในสเกลเล็ก ๆ แบบจำลองของเขาก็มีส่วนช่วยให้เราทราบว่าอินฟราซาวน์เคลื่อนไปในบรรยากาศอย่างไร ก่อนหน้านั้นเราต้องยึดตามสภาวะอากาศที่ได้จากการเฉลี่ยเป็นระยะเวลานาน และแบบจำลองก็ไม่ได้พิจารณาถึงคุณสมบัติของบรรยากาศบริเวณต่าง ๆ ซึ่งมีสเกลขนาดที่ต่างกัน
การตรวจวัดอินฟราซาวน์ โดยทั่วไป กระทำโดยใช้ เครื่อง aneroid microbarometer ซึ่งประกอบด้วยหลอดสูญญากาศซึ่งจะเปลี่ยนรูปได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศภายนอกเพียงเล็กน้อย แล้วแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า อย่างไรก็ตามการวัดด้วยวิธีนี้มีข้อจำกัดจากเสียงรบกวนที่เกิดจากกระแสปั่นป่วน หรือ turbulence ของบรรยากาศ แต่ด้วยเทคนิกบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับสเกลหน้าตัดของการวัดคลื่นเสียงความถี่ต่ำ นักวิจัยสามารถลดทอนคลื่นรบกวนนี้ได้
เครือข่าย
ถึงแม้ว่าเราจะรู้จักอินฟราซาวน์มาตั้งแต่ปลายคริสตศตวรรษที่18 แต่ทว่าอินฟราซาวน์ยุคใหม่เพิ่งเริ่มขึ้นจากการเข้าสู่ยุคนิวเคลียร์ การระเบิดในบรรยากาศของอาวุธนิวเคลียร์ได้ทำให้เกิดคลื่นเสียงความถี่ต่ำที่มีความเข้มสูง (มีขนาดการกระจัด หรือ amplitude มาก) นี่เป็นการเปิดทางให้สามารถสอดส่องตรวจตราการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์ได้ ความสนใจได้ทวีขึ้นใน ค. ศ. 1996 เมื่อมีสนธิสัญญาห้ามทดลองอาวุธนิวเคลียร์ในวงกว้าง (The Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty - CTBT) ซึ่งห้ามการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ทั้งหมด นอกจากนี้ในสนธิสัญญามีการเรียกร้องให้มีเครือข่ายติดตามตรวจจับสัญญาณอินฟราซาวน์จากการระเบิดในบรรยากาศ เพิ่มเติมจากเครือข่ายตรวจจับการสั่นสะเทือนจากการระเบิดใต้พื้นดิน และเครือข่ายตรวจจับการระเบิดใต้สมุทร ซึ่งมีอยู่แล้ว
ปัจจุบัน เครือข่าย Global Infrasound Network ดังกล่าวเสร็จสมบูรณ์ไปกว่าครึ่งแล้ว โดยมี 60 สถานี มีความสามารถในการวัดได้ดีในช่วงความถี่ 0.1 ถึง 1.0 Hz ครอบคลุมการตรวจวัดบรรยากาศทั่วโลก โดยสถานีถูกตั้งกระจายตัวไปสม่ำเสมอ นอกจากจะใช้ตรวจจับการทดลองนิวเคลียร์ มันยังอาจเป็นประโยชน์มากในการวิจัยปรากฏการณ์ธรรมชาติ อย่างเช่น เมื่อวันที่ 30 มิถุนายน ค. ศ. 1908 การระเบิดเหนือบริเวณ Tunguska ของไซบีเรียถูกตรวจจับได้ด้วยเครื่องบารอมิเตอร์ในอังกฤษ ซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายพันกิโลเมตร ถึงแม้นักวิทยาศาสตร์ยังคงถกเถียงถึงสาเหตุของเหตุการณ์นั้น ซึ่งได้เผาและทำให้เกิดการโค่นล้มของต้นไม้ กินบริเวณเท่าขนาดของวอชิงตัน ดีซี (หรือประมาณหนึ่งในเก้าของ กทม.) แต่เชื่อกันว่าน่าจะเกิดจากการระเบิดของดาวหางหรืออุกกาบาต ที่หลายกิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก Tunguska เป็นตัวอย่างที่สำคัญมากเกี่ยวกับการที่พื้นผิวโลกถูกเผาทำลายในบริเวณหนึ่งด้วยการระเบิดเหนือพื้นดินได้อย่างไร และเป็นตัวอย่างที่สำคัญของการที่อินฟราซาวน์สามารถให้หลักฐานสำหรับเหตุการณ์แบบนั้น Global Infrasound Network จะทำให้นักวิจัยสามารถศึกษาได้ว่าการระเบิดขนาดใหญ่แบบนั้นเกิดขึ้นบ่อยเพียงใด เพื่อคาดคะเนภัยคุกคามจากมันได้ดีขึ้น
จริง ๆ แล้ว การตกของอุกกาบาตขนาดใหญ่หลายครั้งได้ถูกบันทึกไว้โดยสถานีอินฟราซาวน์แล้ว ตัวอย่างเช่น ในปี ค. ศ. 2001 อุกกาบาตลูกหนึ่งระเบิดที่ 30 กิโลเมตรเหนือมหาสมุทรแปซิฟิก ระหว่างสถานีอินฟราซาวน์ในแคลิฟอร์เนียและฮาวาย นักวิจัยในสหรัฐฯ ยุโรป และออสเตรเลียได้ใช้ข้อมูลจากทั้งสองสถานีนี้รวมทั้งสถานีอื่นเพื่อระบุตำแหน่งของการระเบิด และเมื่อบูรณาการกับความรู้ในเรื่องบรรยากาศ ก็สามารถคาดประมาณขนาดของอุกกาบาตได้ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว การคาดประมาณอย่างนั้นยังค่อนข้างไม่แน่นอน
อินฟราซาวน์ยังสามารถใช้เฝ้าระวังภูเขาไฟได้ด้วย ทั้งสำหรับการวิจัยและการเตือนภัย เป็นที่รู้กันดีว่าภูเขาไฟสามารถตรวจติดตามได้ด้วยเครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหว (seismometer) เนื่องจากการเคลื่อนที่ภายในและภายใต้ภูเขาไฟผลิตคลื่นยืดหยุ่น (elastic wave) ภายในพื้นโลก แต่การปะทุเถ้าถ่านของภูเขาไฟขึ้นไปสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นอันตรายต่อเครื่องบินที่บินผ่าน อาจยากต่อการคาดการณ์ เพราะไม่ใช่การปะทุเถ้าถ่านของภูเขาไฟทุกครั้งจะส่งสัญญาณสั่นทะเทือนแผ่นดินไหวหรือถูกตรวจจับโดยดาวเทียมได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุที่ธรรมชาติของการปะทุภูเขาไฟจะมีเสียงเกิดขึ้นเสมอ ดังนั้นการเฝ้าติดตามอินฟราซาวน์จึงเป็นประโยชน์ในการนี้ โดยใช้ร่วมกับเทคโนโลยีเฝ้าติดตามอื่น
นอกจากใช้เฝ้าระวังการปะทุเถ้าถ่านของภูเขาไฟ หรือใช้ในการวัดสถิติการพุ่งชนของอุกกาบาต อินฟราซาวน์สามารถใช้ติดตามพายุ ขณะที่มันมีการเคลื่อนตัวและผลิตอินฟราซาวน์ออกมา สิ่งที่น่าสนใจก็คือทำอย่างไรจึงจะรู้สัญญาณเสียงของพายุที่เพิ่งจะก่อตัวในมหาสมุทร ซึ่งความรู้นั้นจะช่วยทำให้มีการเตือนภัยพายุโซนร้อนหรือเฮอริเคน ก่อนที่มันจะเคลื่อนตัวเข้าฝั่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ประวัติศาสตร์คู่ขนาน
ในขณะที่เครือข่ายอินฟราซาวน์ทั่วโลกใกล้จะเสร็จสมบูรณ์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ความท้าทายในตอนนี้ก็คือจะทำอย่างไรจึงจะใช้เครือข่ายนี้อย่างคุ้มค่าที่สุด ในการตรวจเฝ้าติดตามบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง เครือข่ายจะทำให้เราได้มีโอกาสเข้าใจปรากฏการณ์ของบรรยากาศโลกที่เกิดขึ้นทั้งจากน้ำมือมนุษย์และธรรมชาติเอง ปริศนาสำคัญที่จะถูกไขออก ก็อย่างเช่นเสียงเดินทางผ่านบรรยากาศที่ผันแปรตลอดเวลาของโลกเราอย่างไร และการตรวจวัดเหตุการณ์ที่ห่างไกลจะมีความชัดเจนเพียงใด ทั้ง ๆ ที่มีเสียงรบกวนที่เกิดจากกระแสปั่นป่วน (turbulence) ของบรรยากาศอยู่ ความรู้ความเข้าใจของเราจะเพิ่มขึ้นด้วยแหล่งผลิตอินฟราซาวน์ที่ถูกค้นพบ ไม่ว่าจะเป็นการคายประจุไฟฟ้าขนาดใหญ่ในชั้นบรรยากาศสูงขึ้นไปที่เรียกว่า sprites กระแสปั่นป่วนจากอากาศที่ไหลเหนือภูเขา หรือคลื่นเสียงรบกวนอย่างต่อเนื่องจากมหาสมุทร
หลายทศวรรษก่อน แวดวงแผ่นดินไหววิทยาก็พบความยากลำบากในประเด็นเดียวกันนี้ เมื่อมีการพัฒนาเครือข่ายวัดความสั่นสะเทือนทั่วโลกขึ้นเป็นครั้งแรก ปัญหาที่พบก็อย่างเช่น จะทำอย่างไรในการจัดการข้อมูลขนาดมหึมาที่ถูกผลิตขึ้น และจะทำอย่างไรที่จะดึงเอาข้อมูลที่ดีที่สุดเกี่ยวกับโครงสร้างของโลกและฟิสิกส์ของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว ถึงแม้ว่าจะรู้สึกได้ความทรงพลังของเครือข่าย แต่นักวิจัยกลับจินตนาการกันไม่ออกถึงความก้าวหน้าที่จะตามมาจากการเข้าใจกลไกภายในดาวเคราะห์ของเรา อย่างแผ่นดินไหว
ในแวดวงอินฟราซาวน์ก็มองเห็นประวัติศาสตร์ที่เป็นคู่ขนานกัน เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นว่าเราจะได้เรียนรู้อะไรบ้างเกี่ยวกับชั้นนอกสุดของโลก นั่นคือชั้นบรรยากาศ โดยใช้เครือข่ายอินฟราซาวน์ใหม่นี้ ในสองหรือสามทศวรรษ เราอาจจะมองย้อนมาในห้วงเวลาตอนนี้และเห็นว่าเราจินตนาการถึงสิ่งที่เราจะทำได้กับข้อมูลน้อยเพียงไร นักวิจัยคาดหวังว่าเครือข่ายอินฟราซาวน์จะให้ความเข้าใจว่าบรรยากาศโลกมีกลไกการทำงานเป็นอย่างไร เช่นเดียวกับที่เครือข่ายวัดแผ่นดินไหวได้ถูกใช้ทำวิจัยพื้นฐานและมีส่วนในการเข้าใจพิบัติภัยที่เกิดขึ้น
ปริศนา เสียง ฮัม
บรรยากาศโลกเต็มไปด้วยเสียงอินฟราซาวน์รบกวนจากกระแสอากาศปั่นป่วน พายุ และออโรร่า ที่ความถี่ในช่วงจาก 0.01 10 Hz แต่เมื่อประมาณ 10 ปีก่อน นักวิจัยญี่ปุ่นค้นพบเสียงรบกวนที่มีอยู่ตลอดเวลาอีกชนิดหนึ่งที่ความถี่ต่ำกว่า คือที่ 3 7 mHz (มิลลิเฮิร์ทซ) เสียงรบกวนนี้ ซึ่งวัดได้โดยเครื่องวัดแผ่นดินไหวในเครือข่ายวัดความสั่นสะเทือนทั่วโลก ตอนนี้เรียกกันว่า เสียง ฮัม ของโลก และการกำเนิดของมันกำลังเป็นประเด็นร้อนในวงการวิชาการ
เมื่อพบเสียงฮัมความถี่ต่ำนี้โดยเครื่องวัดความสั่นสะเทือน นักแผ่นดินไหววิทยาประหลาดใจมาก ตอนแรกคิดว่าเกิดจากผลร่วมกันของการเกิดแผ่นดินไหวขนาดเล็กมากหลาย ๆ แห่งซึ่งมีตลอดเวลาทั่วโลก แต่ต่อมาก็รู้ว่าไม่ใช่ เนื่องจากแหล่งกำเนิดของเสียงฮัมนี้ต้องอยู่ในใกล้ขึ้นมากับผิวโลกอย่างมากเพื่ออธิบายการกระจายของความถี่ที่เป็นแบบเฉพาะของมัน นอกจากนี้การกระจัดของเสียงฮัมมีการเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาลด้วย ทำให้มันไม่น่าจะเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนตัวของแผ่นทวีป
จากนั้นในปี ค. ศ. 1999 นักวิจัยได้หันเหความสนใจไปยังบรรยากาศ ตั้งสมมติฐานว่า ฮัมเกิดขึ้นจากกระแสปั่นป่วนของบรรยากาศกระทบลงบนผิวโลกอย่างไม่หยุดยั้ง จากการวิจัยอย่างหนัก (ส่วนหนึ่งโดยผู้เขียนบทความนี้ Barbara Romanowicz) ในปี ค. ศ. 2004 มีการค้นพบว่าสัญญาณเสียงฮัมที่แรงที่สุดมาจากมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือในช่วงฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ และจากทางตอนใต้ของมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรแปซิฟิก ในช่วงฤดูร้อนของซีกโลกเหนือ ซึ่งแปรเปลี่ยนตามความสูงของคลื่นทะเลตามฤดูกาล เมื่อต้นปีนี้นักวิจัยสามารถระบุเสียงฮัมที่แรงอันหนึ่งซึ่งเกี่ยวโยงพายุที่เคลื่อนตัวข้ามมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือและเข้าชนชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือ
ปัจจุบัน เชื่อกันว่าเสียงฮัมของโลกเกิดขึ้นในมหาสมุทรโดยกระบวนการหลายขั้นตอน ซึ่งเริ่มจากการอุบัติขึ้นของคลื่นในมหาสมุทร (โดยทั่วไปมีความถี่ 0.1 Hz) จากนั้นกลายสภาพไปเป็นคลื่น infra-gravity ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าโดยกลไกของพายุ และเนื่องจากพายุในมหาสมุทรส่วนใหญ่เคลื่อนตัวข้ามมหาสมุทรจากตะวันตกไปตะวันออก การกลายสภาพจึงมักจะเกิดขึ้นที่ชายฝั่งทางตะวันออกของแอ่งมหาสมุทร หลังจากนั้นคลื่น infra-gravity ที่มีความยาวคลื่นยาวก็จะเดินทางไปทุกทิศทุกทาง ทำอันตรกิริยากับภูมิลักษณะอันซับซ้อนของพื้นทะเลใกล้ชายฝั่งรอบ ๆ แอ่งมหาสมุทร แล้วทำให้เกิดคลื่นยืดหยุ่น (elastic wave) และผลิตเสียงฮัมของโลกออกมา ถึงแม้เสียงฮัมดังกล่าวนี้จะจางมาก แต่ด้วยธรรมชาติของเสียงฮัมนี้ที่มีอยู่ทั่วไป ได้จุดประกายความหวัง ว่ามันอาจจะสามารถใช้ร่วมกับสัญญาณแผ่นดินไหวในการศึกษาโครงสร้างของชั้นแมนเทิลส่วนบนได้
แหล่งข้อมูล
บทความ The sound of silence จากวารสาร Physicsworld
http://www.physicsweb.org/articles/world/19/8/3/1
|
จำนวน 8 ความเห็น, หน้า่ | -1-  ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 3 พ.ย. 2549 (12:45)
 
น่าสนใจ และได้ ข้อมูลแถมข้อคิด ดีทีเดียว
กำลังอยากศึกษา และ ทดลอง เครื่องมือที่จะ เพิ่ม หรือ ลดความถี่จากความถี่เดิม
ให้อยู่ในระดับที่มนุษย์ สามารถรับรู้ หรือ รับฟังรับเห็นได้
หากเราทำการ Multiply ให้ ความถี่ 1Hz เป็น 100 หรือ 1000 Hz ได้เราก็จะ
รับรู้หรือรับฟังความถี่ในช่วงนั้นได้ ก็คงฟังเสียง ฮัม ของโลกได้
ในทำนองเดียวกัน หากเราทำการ หาร Complex Wave ลงมาได้ จาก 20000 เหลือ 2000
เราก็คงฟังเสียง ที่เหนือ 20000Hz ได้สบายๆ
คงได้คุยกะ โลมา ค้างคาว หรือคุยกับสุนัขได้ง่ายขึ้น
มีผู้พิการทางการได้ยินที่ยังจะรับฟังได้(หรือพอได้ยิน)เฉพาะช่วงความถี่ต่ำเท่านั้น
หากเรานำเสียงมาบีบความถี่ให้ต่ำลงได้(Frequency Divider) ก็คงจะช่วยได้มากในการดำรงชีวิตได้สะดวกสบายมากขึ้น
ประมาณว่าความรู้ทางเทคโนโลยีด้าน ดิจิตอลในปัจจุบันดีพอที่จะทำได้แล้วโดยไม่ยากมาก
อย่างเช่นหาก ช่วงความถี่ที่หูจะพอจะยังรับรู้ได้ในช่วง 40-300Hz เราก็บีบเสียงพูดในช่วง 300-3000
ให้ลงมาอยู่ในช่วง 40-300 แทน ก็คงจะทำให้สื่อสารกันง่ายขึ้น
ก็น่าจะเป็นแนวคิดสำหรับการทำเครื่องช่วยฟังในอีก มิติหนึ่ง
  
|
โก๋แก่   
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 2629 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 528 ดวง - โหวตเพิ่มดาว
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 4 พ.ย. 2549 (15:06) คลื่นinfra-gravity คืออะไรคะ
งงจัง นึกภาพไม่ออกเลย
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 4 พ.ย. 2549 (17:21) Good
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 9 พ.ย. 2549 (14:51) ความคิดของคุณโก๋แก่เป็นความคิดที่ดีมาก และจริง ๆ แล้ว นักวิจัยก็ได้ทำแล้วด้วย คือในเว็บไซต์ของแล็บอินฟราซาวน์ มหาวิทยาลัยฮาวาย http://www.isla.hawaii.edu/sounds/sounds.shtml
เขามีให้ download เสียงของอินฟราซาวน์ต่าง ๆ ที่ผ่านเทคนิกต่างๆ เช่น time compression (เป็นเหมือนการเล่นเทปให้เร็วขึ้น) ให้ได้ยินในช่วงการได้ยินของมนุษย์ มีเสียงต่าง ๆ ของแหล่งอินฟราซาวน์มากมาย เช่น ภูเขาไฟปะทุ การเกิดสึนามิ แผ่นดินไหว เสียงพายุ ที่น่าสนใจมากมีการนำเสนอบทเพลงที่แต่งขึ้นโดยใส่เสียงอินฟราซาวน์จาการเกิดแผ่นดินไหวที่เกาะสุมาตราและคลื่นสึนามิที่แปลงให้เราได้ยินประกอบลงไปด้วย
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 27 ธ.ค. 2549 (12:54) อ่านแล้วสนุกดี..น่าสนใจ..และได้ความรู้..
ขอบคุณสำหรับบทความนะค่ะ..
ใกล้ปีใหม่แล้ว..ขอให้มีความสุขมากๆนะคะ :>
อยากรู้จังว่าปีใหม่โลกเราจะฮัมเป็นเสียงยังไง :P คนแปลกหน้า (IP:124.120.161.98)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 5 ก.พ. 2550 (21:35) 555 ไปบวชซะเถอะ 555.......................................... ........................................ (IP:58.9.85.44)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 5 ก.พ. 2550 (21:37) ดีครับ 555 .....*..-* -๑- สนุกคร้าบ 5555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555เอาอีกครับ ........................................ (IP:58.9.85.44)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 29 ม.ค. 2551 (20:19) อ่านแล้วเข้าใจ เป็นสิ่งที่มีประโยชน์
| 