1883 年 8 月 27 日、地球はそれ以来のどの音よりも大きな音を発しました。
インドネシアのジャワ島とスマトラ島の間に位置するクラカトア島から音が聞こえたのは、現地時間の午前 10 時 2 分でした。 1,300 マイル離れたアンダマン島とニコバル島で聞こえた (「銃の発砲のような異常な音が聞こえた」)。 2,000 マイル離れたニューギニアと西オーストラリア (「一連の大きな報告、北西方向の砲兵の報告に似ている」); 3,000 マイル離れたモーリシャスに近いインド洋のロドリゲス島 (「重砲の遠方の轟音のように東から来ている」) でさえ、合計で 50 以上の異なる地理的場所の人々に聞こえました。地球の 13 分の 1 をカバーする地域です。
ちょっと考えてみてください、これがどれほどクレイジーか。あなたがボストンにいて、誰かがニューヨーク市から音を聞いたとあなたに言ったら、あなたはおそらく彼らに変な顔をするでしょう.しかし、ボストンはニューヨークからわずか 200 マイルしか離れていません。ここで話しているのは、ボストンにいて、アイルランドのダブリンからのノイズがはっきりと聞こえるようなものです。音速 (766 マイルまたは時速 1,233 キロメートル) で移動すると、その距離を移動するには騒音が約 4 時間かかります。これは、記録された歴史の中でこれまでに聞いた中で最も遠い音です。
では、何がこのような地球を揺るがすほど大きな音を立てるのでしょうか?それを目撃した地質学者によると、クラカトアの火山は、島を引き裂くほどの大きな力でちょうど噴火し、大気中に 27 マイルに達する煙のプルームを放出した.この観測結果を使用して、時速 1,600 マイル (約 0.5 マイル) を超える速さで火山から物質が噴出したことを計算できます。これは音速の 2 倍以上です。
この爆発により、高さ 100 フィート (30 メートル) を超える津波が発生し、致命的な津波が発生しました。 165 の沿岸の村と集落が流され、完全に破壊されました。合計で、オランダ人 (当時のインドネシアの植民地支配者) は死者数を 36,417 人と見積もっていましたが、他の見積もりは 120,000 を超えています。
イギリスの船ノーハム・キャッスルは、爆発の時、クラカトアから 40 マイルの距離にありました。船長は日記に次のように書いています。私の最後の思いは愛する妻と共にあります。私は審判の日が来たと確信しています。」
一般に、音は世界の終わりではなく、気圧の変動によって発生します。バタビア ガス工場 (クラカトアから 100 マイル離れた場所) の気圧計は、水銀柱 2.5 インチを超える圧力の急上昇を記録しました。これは 172 デシベル以上の音圧に変換され、想像を絶する大きな騒音です。つまり、削岩機を操作している場合、約 100 デシベルの影響を受けることになります。人間の痛みの閾値は 130 デシベルに近く、不幸にもジェット エンジンの隣に立つと、150 デシベルの音を感じるでしょう。 (10 デシベルの増加は、およそ 2 倍の音量で聞こえると人々に認識されます。) クラカトアの爆発は、発生源から 100 マイルで 172 デシベルを記録しました。これは驚くほどうるさく、「音」という言葉の限界に近づいています。
鼻歌を歌ったり言葉を話したりすると、空気分子が 1 秒間に数十回または数百回前後に振動し、場所によっては気圧が低くなり、場所によっては高くなります。音が大きいほど、これらの揺れが激しくなり、気圧の変動が大きくなります。しかし、音を大きくするには限界があります。ある時点で、大気圧の変動が非常に大きくなり、低圧領域が圧力ゼロ (真空) に達し、それより低くなることはありません。この限界は、たまたま地球の大気中の音で約 194 デシベルです。音が大きくなると、音は空気を通過するだけでなく、実際に空気を押し出し、衝撃波として知られる移動する空気の加圧バーストが発生します。
クラカトアに近づくと、音はこの限界をはるかに超え、40マイル離れた船員の鼓膜を破るほど強力な高圧空気の爆発を生み出しました。この音が何千マイルも伝わり、オーストラリアとインド洋に到達すると、圧力の揺れが弱まり始め、遠くの銃声のように聞こえました. 3,000 マイルを超える旅程で、圧力の波は静かになりすぎて人間の耳には聞こえなくなりましたが、それは前進し続け、世界中に何日も反響しました。雰囲気はベルのように鳴り響いていて、私たちには感知できませんが、私たちの機器によって検出できました.
1883 年までに、世界中の多数の都市にある気象観測所が気圧計を使用して大気圧の変化を追跡していました。クラカトアの爆発から 6 時間 47 分後、カルカッタで気圧の急上昇が検出されました。 8 時間までに、パルスは西のモーリシャス、東のメルボルンとシドニーに到達しました。 12 時間までに、サンクトペテルブルクが脈拍に気づき、続いてウィーン、ローマ、パリ、ベルリン、ミュンヘンが続きました。 18 時間までに、パルスはニューヨーク、ワシントン D.C.、およびトロントに到達しました。驚くべきことに、爆発から 5 日間もの間、世界中の 50 都市の気象観測所が、この前例のない気圧の急上昇を時計仕掛けのように約 34 時間ごとに繰り返し観測しました。これは、音が地球全体を一周するのにかかるおおよその時間です。
全体として、クラカトアからの圧力波は地球を各方向に 3 ～ 4 回周回しました。 (各都市は、火山から反対方向に移動する衝撃波を経験したため、最大 7 つの圧力スパイクを感じました。) 一方、遠く離れたインド、イギリス、およびサンフランシスコの潮汐観測所では、この空気のパルスと同時に海の波の上昇が測定されました。今までにない効果。それは、もはや聞くことはできませんが、世界中を移動し続ける音であり、人々は「偉大な電波」と呼ばれる現象でした。
最近、パプア ニューギニアで休暇中のカップルが撮影した火山噴火の信じられないほどのホーム ビデオがインターネット上で話題になり始めました。このビデオをよく見ると、火山が作り出す圧力波がよくわかります。
火山が噴火すると、気圧が急激に上昇します。空気中を移動する様子を実際に見ることができ、移動中に水蒸気が凝縮して雲になります。ビデオを撮っている人々は (幸いなことに) 十分に離れているため、圧力波が届くまでに時間がかかります。爆発から約 13 秒後にボートに衝突すると、突然の爆風を伴う巨大な銃声のような音が聞こえます。 13 秒に音速を掛けると、ボートは火山から約 4.4 km (2.7 マイル) 離れていたことがわかります。これは、クラカトアで起こったことにいくぶん似ていますが、その場合の「銃声」は、わずか 3 マイルではなく 3,000 マイル離れた場所でも聞こえ、自然が解き放つことができる途方もない破壊力の驚異的なデモンストレーションでした。
参考文献
1. ジャッド、J.W.、他 クラカトアの噴火とその後の現象 トリュブナー &カンパニー (1888).
2. Winchester, S. Krakatoa:The Day the World the World Exploded ペンギン、ロンドン、イギリス (2004).
3. Simkin, T. &Fiske, R.S. 1883年のクラカタウ、火山噴火とその影響 スミソニアン協会学術出版、ワシントン D.C. (1983).
クラカトア爆発の物理学について有益な議論をしてくれたニコール シャープとウィル スラトンに感謝します。
Aatish Bhatia は最近物理学の博士号を取得しました。プリンストン大学で科学と工学をより多くの人に届けるために働いています。受賞歴のある科学ブログ「Empirical Zeal」を執筆しており、 でホストされています。 Wired、@aatishb として Twitter に参加しています。
この記事は、もともと 2014 年 9 月にブログ Facts So Romantic に掲載されたものです。
