Infralyd

Infralyd er lyd med en frekvens lavere enn 20 Hz (Hertz). Dette er lavere enn det menneskelige øret normalt kan oppfatte som hørbare toner, men grensen mellom hørbar og uhørbar lyd er ikke absolutt. Ved høy nok lydtrykknivå kan mennesker i enkelte tilfeller registrere frekvenser ned mot 1,5 Hz som vibrasjon eller svak lyd. For eksempel kan frekvenser på 2,5, 10 og 20 Hz bli oppfattet dersom lydstyrken er henholdsvis rundt 120, 95 og 70 dB (dB SPL).

Infralyd oppleves sjelden som tydelige toner, men kan arte seg som en dyp rumling, kroppslige vibrasjoner eller trykkfølelse mot ører og bryst. Slike lave frekvenser oppfattes ofte intuitivt som signaler på stor kraft eller fare, noe som kan gi fysiologiske reaksjoner som uro eller ubehag. Enkelte dyr, særlig store arter som elefanter, hvaler og sjiraffer, benytter infralyd i sin kommunikasjon over lange avstander. Mennesker har også utviklet sensorteknologi for å oppdage infralyd til bruk i blant annet varsling av tornadoer og registrering av atomprøvesprengninger.

Infralyd dekker i prinsippet alle frekvenser under 20 Hz, uten noen fast nedre grense. I visse tekniske sammenhenger – som seismologi eller atmosfærisk overvåkning – brukes sensorer som kan måle svingninger helt ned til 0,001 Hz eller lavere. Slike svært lave frekvenser kalles av og til også for "langbølget infralyd", men inngår fortsatt i infralydområdet.

Moderne støymålere kan i mange tilfeller registrere infralyd, spesielt i den øvre delen av spekteret nær 20 Hz.

Infralyd bærer langt

Infralyd består av lydbølger med svært lang bølgelengde, noe som gjør at den kan forplante seg over store avstander. Bølgelengden øker når frekvensen synker og lydens hastighet øker, som igjen avhenger av mediet lyden beveger seg gjennom. Ved en frekvens på 0,2 Hz er bølgelengden omtrent 1,7 km i luft ved havnivå, rundt 7,5 km i vann og opptil 20–25 km i faste stoffer.

Disse egenskapene gjør infralyd spesielt godt egnet for langdistansekommunikasjon, både i luft og i vann. Flere dyrearter som kan oppfatte infralyd – for eksempel elefanter og hvaler – benytter denne typen lyd for å sende signaler over store avstander. Elefanter har vist seg å kunne høre infralyd over avstander på opptil 10 km under gunstige værforhold, særlig på kveldstid når temperaturinversjon og roligere luftlag fremmer lydens utbredelse.

Under vann bærer infralyd enda lenger. Enkelte bardehvaler, som blåhval og finhval, kan produsere lavfrekvente lyder som trolig kan oppfattes over flere hundre kilometers avstand. Dette gir dem en unik evne til å kommunisere med artsfrender på tvers av store havområder – over avstander som for mennesker virker nærmest ubegripelige.

Å lage infralyd krever mye energi

Produksjon av infralyd er energikrevende, spesielt dersom målet er å oppnå høy amplitude (lydtrykknivå) ved svært lave frekvenser. Dette skyldes at lavfrekvent lyd krever at store mengder luft flyttes over lengre tid i hver svingning, og at trykkendringene må holdes stabile over lengre bølgelengder.

Energiinnholdet i en lydbølge øker proporsjonalt med kvadratet av både amplitude og frekvens, men ved lave frekvenser må det kompenseres med økt massebevegelse (dvs. luftvolum i bevegelse) for å oppnå tilsvarende lydtrykk. Dette gjør det langt vanskeligere å produsere kraftig infralyd enn høyfrekvent lyd med samme lydnivå.

I praksis betyr dette at det kreves:

• større og kraftigere høyttalerelementer (med store membraner og lang slaglengde),
• kraftige forsterkere som kan levere høy elektrisk effekt (ofte tusenvis av watt),
• og solid fysisk innfesting for å tåle vibrasjonene uten deformasjon.

Dette er også grunnen til at infralyd sjelden genereres utilsiktet i kraftig nok styrke til å være merkbar – og hvorfor den kun naturlig produseres av massive prosesser eller svært store dyr. En blåhvals kropp, for eksempel, fungerer som et resonanskammer for enorme lavfrekvente signaler, mens elefanter bruker store stemmestrukturer og snabelen som forsterker.

I teknologisk sammenheng etterlignes infralyd med store subwoofere og høyeffektforsterkere, men selv da er det utfordrende å gjenskape den lavfrekvente energien fullt ut, spesielt under 20 Hz.

Infralyd krever størrelse

I tillegg til høy energi, krever produksjon av infralyd stor fysisk størrelse – enten det gjelder levende organismer eller teknologiske innretninger. Dette skyldes at det er nødvendig med store bevegelige flater for å kunne flytte nok luft per svingning ved lav frekvens. Jo lavere frekvens, desto lengre bølgelengde, og desto større må membranen eller kroppen være for å effektivt generere og forsterke lyden.

Hos dyr gjelder dette spesielt:

• store stemmebånd (som hos løve og tiger),
• store resonansrom (som i elefantens strupe og snabel),
• og stor kroppsmasse som helhet (som hos blåhval).

På tilsvarende måte må også tekniske systemer som skal gjenskape infralyd ha betydelig størrelse. Store subwoofere – gjerne 18–24 tommer eller mer – trengs for å produsere merkbar lyd under 30 Hz, og enda større membraner eller horn er nødvendig for å reprodusere infralyd under 20 Hz med høy styrke.

Små høyttalere klarer rett og slett ikke å produsere ekte infralyd, uavhengig av forsterkerkraft, fordi de mangler membranarealet som trengs for å flytte tilstrekkelige luftmengder. Dette kan sammenlignes med små dyr: uansett hvor mye de forsøker å lage lyd, vil de ikke være i stand til å generere ekte brøl med lav frekvens fordi de fysiske strukturene deres er for små.

Kombinasjonen av stor kropp og høy muskelstyrke gjør brøl mulig i naturen – mens i teknologi kreves det store komponenter og høy effekt.

Noen infralydkilder

Infralyd kan oppstå fra enhver fysisk struktur som svinger med en frekvens lavere enn 20 Hz, som for eksempel membranen i en høyttaler. Mange kilder til hørbar lyd, særlig dype basstoner, avgir også infralyd som en del av det totale frekvensspekteret. Fordi lavere frekvenser bærer lengre enn høyere, vil infralyd ofte dominere i lydbildet ved store avstander fra kilden.

Et eksempel på kraftig naturlig infralyd er det voldsomme Krakatau-utbruddet i 1883, som genererte lydbølger som ble hørt over 4800 km unna – blant annet på Mauritius og i Perth.

På grunn av den lange bølgelengden er infralyd ofte vanskelig å lokalisere med menneskelig hørsel. Ørene våre er for nær hverandre sammenlignet med bølgelengden, noe som gjør faseforskjellen mellom dem minimal og dermed reduserer evnen til å retningsbestemme lyden.

I 1991 ble infralydbølger med en frekvens på 2 Hz registrert av mikrofoner i Luleå og Lycksele i Sverige, forårsaket av brennende oljebrønner under Gulfkrigen i Kuwait.

Naturlige kilder

• Torden
• Sterk vind, f.eks. tornadoer
• Vulkanutbrudd, jordskjelv
• Snøskred
• Skogbranner, spesielt ved ildstormer
• Vann i kraftig bevegelse – brenninger, store havbølger, fosser
• Store dyr – f.eks. hvaler, elefanter og tigre

Menneskeskapte kilder

• Fly og helikoptere, særlig rotorstøy; rakettoppskytinger
• Store eksplosjoner og ildbranner
• Kanoner og artilleri
• Vibrasjoner i store brokonstruksjoner
• Kompressorer, ventilasjonsanlegg, varmepumper
• Biler og annen motordrevet transport
• Skipsmotorer og andre store dieselaggregater
• Vindturbiner
• Tog og jernbanesystemer

Helseskader og andre virkninger

Selv om infralyd ofte ikke oppfattes som tonal lyd, kan den likevel påvirke mennesker og dyr fysiologisk og psykologisk – avhengig av frekvens, styrke og eksponeringsvarighet. Enkelte lavfrekvente svingninger, særlig rundt 17 Hz, har i eksperimentelle sammenhenger blitt forbundet med symptomer som kvalme, uro, hodepine og angst ved tilstrekkelig høyt lydtrykk. Det er også foreslått at visse frekvenser i infralydområdet kan utløse fryktrespons gjennom aktivering av det autonome nervesystemet. Som med annen lyd, er det først ved høyt nok lydtrykk at helseskade kan oppstå. Nesten all lyd er potensielt skadelig dersom den er kraftig nok, men hvor høyt lydtrykket må være for å gi ubehag eller skade varierer betydelig med frekvens.

Noen nyere studier, for eksempel på infralyd fra vindturbiner, har ikke funnet dokumenterbare helseeffekter ved lave eksponeringsnivåer i slike miljøer. Det er imidlertid viktig å ikke generalisere funn fra spesifikke kilder som vindturbiner til hele infralydspekteret. Infralyd dekker et bredt område (0–20 Hz), og forskjellige frekvenser kan ha svært ulik virkning, særlig ved høyere intensitet.

Andre dokumenterte virkninger

• Rystelser, vibrasjoner. Under Krakatau-utbruddet sprang vindusruter hundrevis av kilometer borte. I april 1945 innledet sovjeterne angrepet på Berlin med en voldsom artilleriforberedelse. I selve Berlin var kanonaden på grensen til det hørbare for mennesker. Den gav virkninger som at gardiner blafret, vinduer klirret, bøker falt ut av hyllene, et maleri falt ned fra veggen, lysene blafret, telefoner gav seg til å kime, og en luftvernsirene begynte å hyle og lot seg ikke slå av. Et sted ble folk i et tilfluktsrom vekket «ikke av larm og støy, men av en ubehagelig dirring i jorden». Ifølge de få øyenvitneskildringene som finnes fra Peshtigo-brannen i 1871, ble folk og dyr urolige da brannen nærmet seg Peshtigo, og før de kunne høre brølet fra ildstormen eller se rødskjæret på himmelen.

Litteratur

• Ryan, Cornelius (1966). Det siste slaget: Berlins fall. Stavanger: Stabenfeldt.