อินฟราซาวด์ : เสียงเงียบอันน่าทึ่ง (1)

Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ

ประสาทสัมผัสของมนุษย์มีขีดจำกัดในช่วงหนึ่งเท่านั้น เช่น ตารับรู้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความยาวคลื่นในช่วง 380-750 นาโนเมตร ที่เรียกว่า แสงที่เรามองเห็น ส่วนหูก็สามารถรับรู้เสียงซึ่งมีความถี่ในช่วง 20-20,000 เฮิรตซ์ แต่หากอายุมากขึ้น หูก็จะไวต่อเสียงสูงน้อยลง เช่น ผู้ใหญ่วัยกลางคนอาจจะได้ยินเสียงสูงได้ไม่เกิน 14,000 เฮิรตซ์

สัตว์บางชนิดสามารถรับรู้เสียงที่มีความถี่สูงเกินกว่าที่คนเราได้ยิน เช่น สุนัขและแมว นกหวีดที่ใช้ฝึกสุนัขให้กำเนิดเสียงที่มีความถี่ในช่วง 16,000-22,000 เฮิรตซ์ ส่วนค้างคาวส่งเสียงได้ตั้งแต่ 14,000 เฮิรตซ์ ไปจนถึงราว 100,000 เฮิรตซ์ เสียงซึ่งมีความถี่สูงเกินกว่า 20,000 เฮิรตซ์ นี้เรียกว่า อัลตราซาวด์ (ultrasound) คำว่า อัลตรา (ultra) เป็นคำอุปสรรคมาจากภาษาละตินหมายถึง เกินกว่า

ในอีกฟากฝั่งหนึ่ง เสียงที่มีความถี่ต่ำกว่า 20 เฮิรตซ์ ลงไป เราก็ไม่ได้ยินเช่นกัน เสียงความถี่ต่ำมากๆ นี้เรียกว่า อินฟราซาวด์ (infrasound) คำว่า อินฟรา (infra) เป็นคำอุปสรรคมาจากภาษาละตินหมายถึง ต่ำกว่า การศึกษาเกี่ยวกับอินฟราซาวด์เรียกว่า อินฟราโซนิกส์ (infrasonics)

อินฟราซาวด์มีสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ สามารถเคลื่อนที่ไปได้ในระยะทางไกลๆ ได้นับพันกิโลเมตร ทั้งนี้ เนื่องจากคลื่นเสียงจะสูญเสียพลังงานไปเนื่องจากถูกตัวกลางดูดกลืน โดยที่ปริมาณการดูดกลืนจะแปรผันตามความถี่ของคลื่นเสียงยกกำลังสอง

ผลก็คือ เสียงที่มีความถี่ต่ำจะสูญเสียพลังงานช้ากว่าเสียงที่มีความถี่สูง

ตัวอย่างให้เห็นภาพ ที่ระดับน้ำทะเล หากใช้เกณฑ์การดูดกลืนพลังงาน 90% (นั่นคือ เหลือแค่ 10% ของพลังงานตั้งต้น) จะพบว่า คลื่นเสียงความถี่ 1,000 เฮิรตซ์ จะเคลื่อนที่ไปได้ราว 7 กิโลเมตร ในขณะที่คลื่นเสียงความถี่ 1 เฮิรตซ์ ไปได้ไกลถึง 3,000 กิโลเมตร

ส่วนคลื่นเสียงความถี่ 0.01 เฮิรตซ์ ไปได้ไกลกว่าความยาวเส้นรอบวงของโลกเลยทีเดียว!

ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สามารถทำให้เกิดอินฟราซาวด์ได้มีมากมาย ไม่ว่าแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด ดาวตกพุ่งชนโลก กระแสอากาศปั่นป่วน พายุทอร์นาโด ฟ้าผ่า แสงออโรรา คลื่นในทะเล หิมะถล่ม หินถล่ม และก้อนน้ำแข็งถล่ม

ในปี ค.ศ.1883 เหตุการณ์ภูเขาไฟกรากะตัวในอินโดนีเซียระเบิด ได้ทำให้เกิดคลื่นอินฟราซาวด์แผ่กระจายไปทั่วโลก บารอมิเตอร์ซึ่งอยู่ตามสถานที่ห่างไกลออกไปนับพันกิโลเมตรสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศได้ถึง 7 ครั้ง ซึ่งหมายความว่าคลื่นอินฟราซาวด์ที่เกิดขึ้นนั้นได้เคลื่อนแผ่กระจายไปรอบโลกอย่างน้อย 7 รอบ

อีกเหตุการณ์หนึ่งคือ เมื่อวันที่ 30 มิถุนายน ค.ศ.1908 เกิดเหตุระเบิดเหนือที่ทุงกุสกา (Tunguska) ในตอนกลางของไซบีเรีย เชื่อกันว่าชิ้นส่วนดาวเคราะห์น้อย (หรืออาจเป็นดาวหาง) ขนาดหลายสิบเมตรที่พุ่งเข้าสู่โลกได้เกิดระเบิดขึ้นเหนือพื้นดินราว 5-10 กิโลเมตร ส่งผลให้ป่าสนในบริเวณนั้นถูกความร้อนและความดันจากการระเบิดทำลายราบเป็นหน้ากลอง กินอาณาบริเวณถึง 2,000 ตารางกิโลเมตร

ในเหตุการณ์นี้ บารอมิเตอร์ซึ่งอยู่ไกลออกไปหลายพันกิโลเมตร เช่น ที่สหราชอาณาจักร ก็สามารถตรวจจับสัญญาณจากความดันอากาศที่เปลี่ยนแปลงไปได้เช่นกัน

แม้มนุษย์จะได้รู้จักอินฟราซาวด์มาตั้งแต่กรณีกรากะตัวและกรณีทุงกุสกา คือเมื่อราว 100 ปีที่แล้ว แต่ความสนใจในการตรวจจับอินฟราซาวด์อย่างจริงจังเพิ่งจะเริ่มต้นขึ้นเมื่อปี ค.ศ.1996 นี่เอง

ในปี ค.ศ. 1996 สนธิสัญญาห้ามทดลองอาวุธนิวเคลียร์แบบเบ็ดเสร็จ (Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty) ได้ระบุให้มีการสร้างเครือข่ายตรวจจับอินฟราซาวด์ทั่วโลก (Global Infrasound Network) เพื่อคอยเฝ้าจับตาสัญญาณอินฟราซาวด์ที่เกิดจากการทดลองระเบิดนิวเคลียร์ นับเป็นการเสริมกับข้อมูลสัญญาณจากเครือข่ายตรวจจับการไหวสะเทือนในภาคพื้นดินและภาคผืนน้ำในมหาสมุทร

เครือข่ายตรวจจับอินฟราซาวด์ระดับโลกนี้ประกอบด้วยสถานีย่อยราว 60 สถานี (ตามแผน) อุปกรณ์ในแต่ละสถานีประกอบด้วยท่อดักเสียงวางเรียงเป็นวงหลายวง แต่ละวงจะมีท่อจำนวนหนึ่งซึ่งนำเสียงที่ตรวจจับได้ไปยังอุปกรณ์ตรวจวัดความดันระดับจุลภาค (ไมโครบารอมิเตอร์) ซึ่งอยู่ตรงกลางวง การจัดโครงสร้างอุปกรณ์เช่นนี้จะทำให้สัญญาณรบกวนที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของอากาศแบบสุ่มๆ หักล้างกันไป และได้สัญญาณอินฟราซาวด์ที่ชัดเจนขึ้น

นอกจากตรวจจับสัญญาณอินฟราซาวด์จากการทดลองระเบิดนิวเคลียร์แล้ว เครือข่ายนี้ยังสามารถตรวจจับอินฟราซาวด์ที่เกิดจากภูเขาไฟระเบิดและชิ้นส่วนเทห์วัตถุพุ่งเข้าสู่โลกได้ด้วย

ในกรณีภูเขาไฟระเบิด มีตัวอย่างหลายกรณี เช่น สถานี IS56 ที่เมืองนิวพอร์ต รัฐวอชิงตัน สามารถตรวจจับอินฟราซาวด์ที่เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟเซนต์เฮเลนส์ ซึ่งอยู่ห่างออกไป 450 กิโลเมตร เมื่อวันที่ 9 มีนาคม ค.ศ.2005 โดยความถี่ของอินฟราซาวด์อยู่ในช่วง 0.4-4 Hz และสถานี IS07 ที่ออสเตรเลีย สามารถตรวจจับการปะทุครั้งใหญ่ของภูเขาไฟบนเกาะมานัม (Manam) ในปาปัวนิวกินีซึ่งอยู่ห่างออกไปถึง 2,100 กิโลเมตร เมื่อวันที่ 27 มกราคม ค.ศ.2005 โดยความถี่ของอินฟราซาวด์อยู่ในช่วง 0.4-4 Hz เช่นกัน

ส่วนกรณีชิ้นส่วนดาวเคราะห์น้อยพุ่งเข้าสู่โลกนั้น ในปี ค.ศ.2001 ได้มีชิ้นส่วนบางชิ้นระเบิดขึ้นเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกสูงจากพื้นน้ำราว 30 กิโลเมตร ซึ่งอุปกรณ์ที่แคลิฟอร์เนียสามารถตรวจจับสัญญาณอินฟราซาวด์ได้

น่าสังเกตว่า แม้การระเบิดจะทำให้เกิดอินฟราซาวด์แบบทันทีทันใด แต่คลื่นอินฟราซาวด์ยังคงอยู่นานหลายนาที เนื่องจากคลื่นอินฟราซาวด์แผ่กระจายออกไปในหลายเส้นทางโดยเคลื่อนที่ผ่านบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์และชั้นเทอร์โมสเฟียร์

พื้นที่หมดพอดี ไว้มาเล่าเรื่องอินฟราซาวด์อีกตอนครับ!