Infrasonido
Vibraciones con frecuencias inferiores a 20 hercios

Conjuntos de infrasonidos en la estación de monitoreo en Qaanaaq , Groenlandia .

El infrasonido , a veces denominado sonido de baja frecuencia , describe ondas sonoras con una frecuencia por debajo del límite inferior de la audibilidad humana (generalmente 20 Hz , según lo define la norma ANSI/ASA S1.1-2013 ). [1] La audición se vuelve gradualmente menos sensible a medida que disminuye la frecuencia, por lo que para que los humanos perciban el infrasonido, la presión sonora debe ser lo suficientemente alta. Aunque el oído es el órgano principal para detectar sonidos bajos, a intensidades más altas es posible sentir vibraciones de infrasonidos en varias partes del cuerpo.

El estudio de estas ondas sonoras se denomina a veces infrasónica y abarca sonidos por debajo de los 20 Hz hasta los 0,1 Hz (y raramente hasta los 0,001 Hz). Las personas utilizan este rango de frecuencia para monitorear terremotos y volcanes, cartografiar formaciones rocosas y petroleras debajo de la tierra y también en balistocardiografía y sismocardiografía para estudiar la mecánica del sistema cardiovascular humano.

El infrasonido se caracteriza por su capacidad de sortear obstáculos con poca disipación . En música , los métodos de guía de ondas acústicas , como un órgano de tubos grande o, para la reproducción, diseños exóticos de altavoces como líneas de transmisión , woofers rotativos o diseños de subwoofers tradicionales pueden producir sonidos de baja frecuencia, incluidos los casi infrasonidos. Los subwoofers diseñados para producir infrasonidos son capaces de reproducir sonidos una octava o más por debajo de la mayoría de los subwoofers disponibles comercialmente y, a menudo, son aproximadamente diez veces más grandes. [ cita requerida ]

Historia y estudio

Uno de los pioneros en la investigación infrasónica fue el científico francés Vladimir Gavreau . [2] Su interés en las ondas infrasónicas surgió por primera vez en 1957 en el gran edificio de hormigón en el que él y su equipo de investigación estaban trabajando. El grupo estaba experimentando ataques de náuseas periódicas y profundamente desagradables. Después de semanas de especular sobre la fuente de las náuseas (el equipo estaba convencido de que se trataba de un patógeno o una fuga no rastreada de vapores químicos nocivos en la instalación), descubrieron que un "motor de baja velocidad que no estaba equilibrado... estaba desarrollando [estas] 'vibraciones nauseabundas'". [2]

Cuando Gavreau y su equipo intentaron medir la amplitud y el tono, se sorprendieron al ver que su equipo no detectaba ningún sonido audible. Llegaron a la conclusión de que el sonido generado por el motor tenía un tono tan bajo que estaba por debajo de su capacidad biológica para oír, y que su equipo de grabación no era capaz de detectar estas frecuencias. Nadie había concebido que el sonido pudiera existir a frecuencias tan bajas, por lo que no se había desarrollado ningún equipo para detectarlo. Finalmente, se determinó que el sonido que provocaba las náuseas era una onda infrasónica de 7 ciclos por segundo que estaba induciendo un modo resonante en los conductos y la arquitectura del edificio, amplificando significativamente el sonido. [2] A raíz de este descubrimiento fortuito, los investigadores pronto se pusieron a trabajar en la preparación de más pruebas infrasónicas en los laboratorios. Uno de sus experimentos fue un silbato infrasónico, un tubo de órgano de gran tamaño . [3] [4] [5] Como resultado de este y otros incidentes similares, se ha vuelto rutinario en la construcción de nueva arquitectura inspeccionar y eliminar cualquier resonancia infrasónica en las cavidades y la introducción de materiales insonorizados y con propiedades sónicas especializadas.

Fuentes

Patente para el diseño de un recinto acústico con doble reflejo de graves destinado a producir frecuencias infrasónicas que van de 5 a 25 hercios, que los diseños de subwoofers tradicionales no son capaces de alcanzar.

El infrasonido puede tener origen tanto natural como artificial:

  • Comunicación animal: se sabe que las ballenas , los elefantes , [13] los hipopótamos , [14] los rinocerontes , [15] [16] [17] las jirafas , [18] los okapis , [19] los pavos reales, [20] y los caimanes utilizan infrasonidos para comunicarse a distancias, hasta cientos de millas en el caso de las ballenas . En particular, se ha demostrado que el rinoceronte de Sumatra produce sonidos con frecuencias tan bajas como 3 Hz que tienen similitudes con el canto de la ballena jorobada . [16] El rugido del tigre contiene infrasonidos de 18 Hz y menores, [21] y se informa que el ronroneo de los felinos cubre un rango de 20 a 50 Hz. [22] [23] [24] También se ha sugerido que las aves migratorias utilizan infrasonidos generados naturalmente, de fuentes como el flujo de aire turbulento sobre las cadenas montañosas, como ayuda para la navegación . [25] El infrasonido también puede usarse para la comunicación a larga distancia, especialmente bien documentado en las ballenas barbadas (ver vocalización de las ballenas ) y los elefantes africanos . [26] La frecuencia de los sonidos de las ballenas barbadas puede variar de 10 Hz a 31 kHz, [27] y la de los llamados de los elefantes de 15 Hz a 35 Hz. Ambos pueden ser extremadamente fuertes (alrededor de 117  dB ), lo que permite la comunicación a muchos kilómetros, con un alcance máximo posible de alrededor de 10 km (6 mi) para los elefantes, [28] y potencialmente cientos o miles de kilómetros para algunas ballenas. [ cita requerida ] Los elefantes también producen ondas infrasónicas que viajan a través del suelo sólido y son detectadas por otras manadas usando sus pies, aunque pueden estar separados por cientos de kilómetros. Estos llamados pueden utilizarse para coordinar el movimiento de las manadas y permitir que los elefantes en apareamiento se encuentren entre sí. [29]
  • Cantantes humanos: algunos vocalistas, incluido Tim Storms , pueden producir notas en el rango de infrasonidos. [30]

Reacción animal

Se cree que algunos animales perciben las ondas infrasónicas que atraviesan la Tierra, causadas por desastres naturales, y las utilizan como una alerta temprana. Un ejemplo de esto es el terremoto y tsunami del Océano Índico de 2004. Se informó que los animales huyeron de la zona horas antes de que el tsunami golpeara las costas de Asia. [34] [35] No se sabe con certeza que esta sea la causa; algunos han sugerido que puede haber sido la influencia de las ondas electromagnéticas , y no de las ondas infrasónicas, lo que impulsó a estos animales a huir. [36]

Una investigación realizada en 2013 por Jon Hagstrum del Servicio Geológico de Estados Unidos sugiere que las palomas mensajeras utilizan infrasonidos de baja frecuencia para navegar. [37]

Reacciones humanas

Se considera que 20 Hz es el límite de baja frecuencia normal de la audición humana. Cuando se reproducen ondas sinusoidales puras en condiciones ideales y a un volumen muy alto, un oyente humano podrá identificar tonos tan bajos como 12 Hz. [38] Por debajo de 10 Hz es posible percibir los ciclos individuales del sonido, junto con una sensación de presión en los tímpanos.

A partir de los 1000 Hz aproximadamente, el rango dinámico del sistema auditivo disminuye con la disminución de la frecuencia. Esta compresión se observa en los contornos de nivel de sonoridad equivalente e implica que incluso un ligero aumento en el nivel puede cambiar la sonoridad percibida de apenas audible a fuerte. Combinado con la dispersión natural de los umbrales dentro de una población, su efecto puede ser que un sonido de frecuencia muy baja que es inaudible para algunas personas puede ser fuerte para otras. [ cita requerida ]

Un estudio ha sugerido que los infrasonidos pueden causar sentimientos de asombro o miedo en los seres humanos. También se ha sugerido que, dado que no se perciben conscientemente, pueden hacer que las personas sientan vagamente que están ocurriendo eventos extraños o sobrenaturales . [39]

Un científico que trabaja en el Laboratorio de Neurociencia Auditiva de la Universidad de Sydney informa de una creciente evidencia de que los infrasonidos pueden afectar el sistema nervioso de algunas personas al estimular el sistema vestibular , y esto ha demostrado en modelos animales un efecto similar al mareo . [40]

En una investigación realizada en 2006 centrada en el impacto de las emisiones sonoras de las turbinas eólicas en la población cercana, el infrasonido percibido se ha asociado a efectos como molestias o fatiga, dependiendo de su intensidad, con poca evidencia que respalde los efectos fisiológicos del infrasonido por debajo del umbral de percepción humana. [41] Sin embargo, estudios posteriores han vinculado el infrasonido inaudible a efectos como sensación de plenitud, presión o tinnitus, y han reconocido la posibilidad de que pudiera alterar el sueño. [42] Otros estudios también han sugerido asociaciones entre los niveles de ruido en las turbinas y los trastornos del sueño autoinformados en la población cercana, al tiempo que añaden que la contribución del infrasonido a este efecto aún no se entiende completamente. [43] [44]

En un estudio de la Universidad de Ibaraki en Japón, los investigadores dijeron que las pruebas de EEG mostraron que el infrasonido producido por las turbinas eólicas se consideraba "una molestia para los técnicos que trabajan cerca de una turbina eólica moderna de gran escala". [45] [46] [47]

Jürgen Altmann, de la Universidad Técnica de Dortmund , un experto en armas sónicas , ha dicho que no hay evidencia confiable de náuseas y vómitos causados ​​por infrasonidos. [48]

Se ha citado que los altos niveles de volumen de los subwoofers en los conciertos causan colapso pulmonar en personas que están muy cerca de los subwoofers, especialmente en fumadores que son particularmente altos y delgados. [49]

En septiembre de 2009, el estudiante londinense Tom Reid murió en un club por síndrome de muerte súbita arrítmica (SADS, por sus siglas en inglés) después de quejarse de que las "notas graves fuertes" que salían de los altavoces del club "le estaban llegando al corazón". La investigación registró un veredicto de causas naturales, aunque algunos expertos comentaron que el bajo podría haber actuado como desencadenante. [50]

El aire es un medio muy ineficiente para transferir vibraciones de baja frecuencia desde un transductor al cuerpo humano. [51] Sin embargo, la conexión mecánica de la fuente de vibración al cuerpo humano proporciona una combinación potencialmente peligrosa. El programa espacial estadounidense, preocupado por los efectos nocivos del vuelo en cohetes sobre los astronautas, ordenó pruebas de vibración que utilizaban asientos de cabina montados sobre mesas vibratorias para transferir la "nota marrón" y otras frecuencias directamente a los sujetos humanos. Se lograron niveles de potencia muy altos de 160 dB a frecuencias de 2-3 Hz. Las frecuencias de prueba oscilaron entre 0,5 Hz y 40 Hz. Los sujetos de prueba sufrieron ataxia motora, náuseas, trastornos visuales, rendimiento degradado en las tareas y dificultades en la comunicación. Los investigadores suponen que estas pruebas son el núcleo del mito urbano actual en torno a la "nota marrón" y sus efectos. [52] [53] [ aclaración necesaria ]

El informe "A Review of Published Research on Low Frequency Noise and its Effects" [54] contiene una larga lista de investigaciones sobre la exposición a infrasonidos de alto nivel entre humanos y animales. Por ejemplo, en 1972, Borredon expuso a 42 hombres jóvenes a tonos de 7,5 Hz a 130 dB durante 50 minutos. Esta exposición no causó efectos adversos aparte de somnolencia y un ligero aumento de la presión arterial. En 1975, Slarve y Johnson expusieron a cuatro sujetos masculinos a infrasonidos a frecuencias de 1 a 20 Hz, durante ocho minutos cada vez, a niveles de hasta 144 dB SPL. No hubo evidencia de ningún efecto perjudicial aparte de molestias en el oído medio. Las pruebas de infrasonidos de alta intensidad en animales dieron como resultado cambios mensurables, como cambios celulares y ruptura de las paredes de los vasos sanguíneos.

El infrasonido es una de las causas hipotéticas de muerte de los nueve excursionistas soviéticos que fueron encontrados muertos en el paso Dyatlov en 1959. [55]


Normas de higiene en el lugar de trabajo

EE. UU.: Los niveles máximos para frecuencias de 1 a 80 Hz no deben superar los 145 dB. El nivel general (para todas las frecuencias) no debe superar los 150 dB. [56]

Nota marrón

La nota marrón es una frecuencia infrasónica hipotética capaz de provocar incontinencia fecal al crear resonancia acústica en el intestino humano. Los intentos de demostrar la existencia de una "nota marrón" mediante ondas sonoras transmitidas por el aire han fracasado.

En febrero de 2005, el programa de televisión MythBusters intentó verificar si la "nota marrón" era una realidad. Probaron notas de hasta 5 Hz de frecuencia y hasta 153 dB de presión sonora . Utilizaron un subwoofer del tipo que se utiliza en los grandes conciertos de rock y que había sido modificado especialmente para una extensión de graves más profunda. Los efectos fisiológicos rumoreados no se materializaron. El programa declaró que el mito de la nota marrón "había sido desmentido". [58] [59] [60] [61]

InfrasónicoExperimento de tono de 17 Hz

El 31 de mayo de 2003, un grupo de investigadores del Reino Unido llevó a cabo un experimento masivo en el que expusieron a unas 700 personas a música mezclada con suaves ondas sinusoidales de 17 Hz reproducidas a un nivel descrito como "cerca del límite de la audición", producidas por un subwoofer de carrera extralarga montado a dos tercios de la distancia desde el extremo de una tubería de alcantarilla de plástico de siete metros de largo. El concierto experimental (titulado Infrasonic ) tuvo lugar en la Sala Purcell a lo largo de dos actuaciones, cada una compuesta por cuatro piezas musicales. Dos de las piezas de cada concierto tenían tonos de 17 Hz reproducidos por debajo. [62] [63]

En el segundo concierto, las piezas que debían tener un tono de 17 Hz se intercambiaron para que los resultados de la prueba no se centraran en ninguna pieza musical específica. A los participantes no se les dijo qué piezas incluían el tono de 17 Hz de bajo nivel, casi infrasónico. La presencia del tono dio como resultado que un número significativo (22%) de los encuestados informara sentirse incómodo o triste, con escalofríos en la columna vertebral o sentimientos nerviosos de repulsión o miedo. [62] [63]

Al presentar la evidencia a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia , el profesor Richard Wiseman dijo: "Estos resultados sugieren que el sonido de baja frecuencia puede hacer que las personas tengan experiencias inusuales a pesar de que no pueden detectar conscientemente el infrasonido. Algunos científicos han sugerido que este nivel de sonido puede estar presente en algunos sitios supuestamente embrujados y, por lo tanto, hacer que las personas tengan sensaciones extrañas que atribuyen a un fantasma; nuestros hallazgos respaldan estas ideas". [39]

Relación sugerida con avistamientos de fantasmas

El psicólogo Richard Wiseman , de la Universidad de Hertfordshire, sugiere que las extrañas sensaciones que la gente atribuye a los fantasmas pueden ser causadas por vibraciones infrasónicas. Vic Tandy , oficial experimental y profesor a tiempo parcial en la escuela de estudios internacionales y derecho de la Universidad de Coventry , junto con el Dr. Tony Lawrence, del departamento de psicología de la Universidad, escribió en 1998 un artículo titulado "Fantasmas en la máquina" para el Journal of the Society for Psychical Research . Su investigación sugería que una señal infrasónica de 19 Hz podría ser responsable de algunos avistamientos de fantasmas . Tandy estaba trabajando hasta tarde una noche solo en un laboratorio supuestamente embrujado en Warwick , cuando se sintió muy ansioso y pudo detectar una mancha gris con el rabillo del ojo. Cuando Tandy se giró para mirar la mancha gris, no había nada.

Al día siguiente, Tandy estaba trabajando en su florete de esgrima , con el mango sujeto en un torno . Aunque no había nada que lo tocara, la hoja comenzó a vibrar de forma desenfrenada. Investigaciones posteriores llevaron a Tandy a descubrir que el extractor de aire del laboratorio emitía una frecuencia de 18,98 Hz, muy cercana a la frecuencia de resonancia del ojo dada como 18 Hz por la NASA. [64] Tandy conjeturó que esta era la razón por la que había visto una figura fantasmal; creía que era una ilusión óptica causada por la resonancia de sus globos oculares. La habitación tenía exactamente media longitud de onda y el escritorio estaba en el centro, lo que provocaba una onda estacionaria que causaba la vibración del florete. [65]

Tandy investigó este fenómeno más a fondo y escribió un artículo titulado El fantasma en la máquina . [66] Llevó a cabo una serie de investigaciones en varios sitios que se creía que estaban embrujados, incluido el sótano de la Oficina de Información Turística junto a la Catedral de Coventry [67] [68] y el Castillo de Edimburgo . [69] [70]

Detección y medición

La NASA Langley ha diseñado y desarrollado un sistema de detección infrasónica que puede utilizarse para realizar mediciones infrasónicas útiles en un lugar donde antes no era posible. El sistema consta de un micrófono de condensador electret PCB Modelo 377M06, con un diámetro de membrana de 3 pulgadas, y un parabrisas pequeño y compacto. [71] La tecnología basada en electret ofrece el menor ruido de fondo posible, porque se minimiza el ruido Johnson generado en la electrónica de apoyo (preamplificador). [71]

El micrófono presenta una alta flexibilidad de membrana con un gran volumen de cámara trasera, una placa posterior prepolarizada y un preamplificador de alta impedancia ubicado dentro de la cámara trasera. El parabrisas, basado en el alto coeficiente de transmisión de infrasonidos a través de la materia, está hecho de un material que tiene una baja impedancia acústica y tiene una pared lo suficientemente gruesa como para garantizar la estabilidad estructural. [72] Se ha descubierto que la espuma de poliuretano de celda cerrada cumple bien su propósito. En la prueba propuesta, los parámetros de prueba serán la sensibilidad, el ruido de fondo, la fidelidad de la señal (distorsión armónica) y la estabilidad temporal.

El diseño del micrófono difiere del de un sistema de audio convencional en que se tienen en cuenta las características peculiares de los infrasonidos. En primer lugar, los infrasonidos se propagan a lo largo de grandes distancias a través de la atmósfera terrestre como resultado de una absorción atmosférica muy baja y de una canalización refractiva que permite la propagación mediante múltiples rebotes entre la superficie terrestre y la estratosfera. Una segunda propiedad a la que se ha prestado poca atención es la gran capacidad de penetración de los infrasonidos a través de la materia sólida, una propiedad que se utiliza en el diseño y la fabricación de los parabrisas del sistema. [72]

De esta manera, el sistema cumple con varios requisitos de instrumentación que resultan ventajosos para la aplicación de la acústica: (1) un micrófono de baja frecuencia con un ruido de fondo especialmente bajo, que permite la detección de señales de bajo nivel dentro de una banda de paso de baja frecuencia; (2) un cortavientos pequeño y compacto que permite (3) el despliegue rápido de un conjunto de micrófonos en el campo. El sistema también cuenta con un sistema de adquisición de datos que permite la detección, el rumbo y la firma en tiempo real de una fuente de baja frecuencia. [72]

Infrasonido para la detección de detonaciones nucleares

El infrasonido es una de las diversas técnicas que se utilizan para identificar si se ha producido una detonación nuclear. Una red de 60 estaciones de infrasonido, además de estaciones sísmicas e hidroacústicas, componen el Sistema Internacional de Vigilancia (IMS), cuya misión es supervisar el cumplimiento del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares (TPCE). [73] Las estaciones de infrasonido del IMS constan de ocho sensores microbarómetros y filtros espaciales dispuestos en una matriz que cubre un área de aproximadamente 1 a 9 km 2 . [73] [74] Los filtros espaciales utilizados son tubos radiantes con puertos de entrada a lo largo de su longitud, diseñados para promediar las variaciones de presión como la turbulencia del viento para realizar mediciones más precisas. [74] Los microbarómetros utilizados están diseñados para controlar frecuencias inferiores a aproximadamente 20 hercios. [73] Las ondas sonoras inferiores a 20 hercios tienen longitudes de onda más largas y no se absorben fácilmente, lo que permite su detección a grandes distancias. [73]

Las longitudes de onda de los infrasonidos pueden generarse artificialmente a través de detonaciones y otras actividades humanas, o de forma natural a partir de terremotos, condiciones climáticas extremas, rayos y otras fuentes. [73] Al igual que la sismología forense , se requieren algoritmos y otras técnicas de filtrado para analizar los datos recopilados y caracterizar los eventos para determinar si realmente se ha producido una detonación nuclear. Los datos se transmiten desde cada estación a través de enlaces de comunicación seguros para su posterior análisis. También se incorpora una firma digital en los datos enviados desde cada estación para verificar si los datos son auténticos. [75]

La Comisión Preparatoria de la Organización del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares utiliza el infrasonido como una de sus tecnologías de vigilancia, junto con la vigilancia sísmica , hidroacústica y de radionúclidos atmosféricos . El infrasonido más fuerte registrado hasta la fecha por el sistema de vigilancia fue generado por el meteorito de Cheliábinsk de 2013. [76]

La película The Sound de 2017 utiliza el infrasonido como un elemento principal de la trama. [77] [78]

En "Fermata", un episodio de 2020 de la serie de televisión franco-belga Astrid et Raphaëlle , el infrasonido de un generador escondido en el órgano de tubos del Gran Auditorio de la Maison de la Radio et de la Musique , la sede parisina de Radio France , se utiliza como arma homicida.

El fenómeno de la "frecuencia fantasma" se menciona en el episodio 4 de la temporada 3 de la serie de televisión Evil , The Demon of the Road.

Véase también

Referencias

Notas
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