Απoσπάσματα από τη διπλωματική εργασία (2011), Κεφ.2: ''Υπόηχοι. Πηγές υποήχων και επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου'', της σπουδάστριας Σαλούστρου Ευαγγελίας του Τμήματος Μουσικής Τεχνολογίας και Ακουστικής του ΤΕΙ Κρήτης.
Τι είναι οι υπόηχοι;
Οι υπόηχοι είναι κύματα (διαταραχές σε ένα μέσο όπως ο αέρας), με συχνότητα χαμηλότερη από το κατώτατο όριο συχνοτήτων που μπορούν να γίνουν αντιληπτές από την ανθρώπινη ακοή. Πιο συγκεκριμένα, το εύρος των υποηχητικών κυμάτων ξεκινάει από τα 0,001 Hz έως και τα 20 Hz, συχνότητα η οποία αποτελεί το κατώτατο όριο της ανθρώπινης ακοής, αφού το ακουστικό εύρος για τον άνθρωπο κυμαίνεται από 20 Hz έως 20000 Hz. Τα υποηχητικά κύματα, είναι μεγάλου μήκους κύματα, γεγονός που τα καθιστά ικανά να διανύουν τεράστιες χιλιομετρικές αποστάσεις, ειδικά μέσα σε στερεά ή υγρά μέσα, και να παρακάμπτουν εμπόδια, χωρίς σημαντική εξασθένιση της ενέργειάς τους.
Η ηχητική ένταση ενός ήχου μετριέται σε Ντεσιμπέλ (db). Επειδή το dB είναι μονάδα μέτρησης λογαριθμικής κλίμακας, για κάθε αύξηση της έντασης του ήχου κατά 3 dB, η ηχητική ενέργεια που δέχεται το αυτί είναι διπλάσια. Η έκθεση σε ήχους στάθμης έντασης άνω των 120 db μπορεί να προκαλέσουν μερική έως και ολική απώλεια της ακοής (κώφωση), ενώ η παρατεταμένη έκθεση σε χαμηλότερες στάθμες, όπως 90 - 100 db, είναι εξίσου επικίνδυνη και μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στην ακοή.
Φυσικές πηγές υποήχων
Υπόηχοι παράγονται στη φύση από θαλάσσια κύματα (υπόηχοι <1 Hz), τσουνάμι, καταιγίδες, σεισμούς, ηφαίστεια, χιονοστοιβάδες, ισχυρούς ανέμους (μέχρι τα 135 dB σε ταχύτητα ανέμου 100 km/h και μέχρι τα 110 dB σε ταχύτητα ανέμου 25 km/h), αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση (< 1Hz στα 100 dB) κτλ.
Τα υποηχητικά κύματα, μπορούν να διανύσουν τεράστιες αποστάσεις, αλλά και να εντοπιστούν από μεγάλες αποστάσεις, μέχρι και 160 χιλιομέτρα. Έτσι, μπορούν εύκολα να 'προβλεφθούν' όλα αυτά τα φυσικά φαινόμενα, όπως είναι οι ανεμοστρόβιλοι ή οι σεισμοί από ειδικά όργανα μέτρησης (βαρόμετρα) σε ειδικά εργαστήρια, ούτως ώστε να αντιμετωπιστούν ή να αποφευχθούν όσο το δυνατόν, οι καταστροφικές συνέπειες.
Η πρώτη καταγεγραμμένη παρατήρηση φυσικών υποήχων σημειώθηκε μετά την ηφαιστειακή έκρηξη στο νησί Κρακατόα (Krakatau), το 1883, και ήταν ένας από τους βασικούς λόγους που έστρεψαν την επιστήμη στη συνεχή μελέτη των φυσικά παραγόμενων υποήχων και τις αντίστοιχες επιπτώσεις αυτών στο περιβάλλον και τον άνθρωπο. Παρατηρήθηκε ολική καταστροφή του τοπίου στο επίκεντρο της έκρηξης, ενώ πιο μακριά από αυτό προκλήθηκαν τεράστιες ζημιές από την ισχυρή δόνηση. Αναφέρεται ότι τα υποηχητικά κύματα που δημιουργήθηκαν περιέτρεξαν τη Γη πάνω από εφτά φορές!
Το πιο πρόσφατο φαινόμενο είναι ο υποθαλάσσιος σεισμός της 11ης Μαρτίου 2011, στο νησί Sendai της Ιαπωνίας, εντάσεως 8,9 ρίχτερ, όπου αποτελεί και τον ισχυρότερο σεισμό τα τελευταία 140 χρόνια. Το τσουνάμι που προκλήθηκε διήρκεσε για 24ωρα, σκορπώντας το θάνατο σε εκατοντάδες ανθρώπους και προκαλώντας τεράστιες υλικές καταστροφές.
Τεχνητές πηγές υποήχων
Οι οδηγοί και οι επιβάτες που χρησιμοποιούν μοτοσικλέτα, εκτίθενται σε υποηχητικά κύματα ηχητικής στάθμης έντασης έως και 120 db! Σε ελικόπτερα ή άλλα αεροσκάφη, όπως και σε υποβρύχια, τα υποηχητικά κύματα στα οποία εκτίθενται οι επιβάτες μπορεί να φτάσουν και την ένταση των 145 db. Οι διάφορες μηχανές που χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια εκπέμπουν υπόηχους συχνότητας 10 - 20 Hz σε ηχητικές στάθμες που μπορεί να φτάσουν τα 110 db, ενώ κάποιες από αυτές (όπως π.χ. ένα τρυπάνι που χρησιμοποιείται για το σπάσιμο της πέτρας σε ορυχεία) μπορεί να φτάσουν τα 127 db! Στις καμπίνες των οδηγών αυτοκινήτων ή αλλων μέσων (τρένων, αεροσκαφών κτλ), η εκπομπή υποηχητικών κυμάτων κυμαίνεται σε επίπεδα στάθμης έντασης 90 - 110 db, ενώ για παράδειγμα σε απόσταση 20 m, από ένα σιδηρόδρομο, η ηχητική στάθμη έντασης των υποηχητικών κυμάτων που παράγονται κατά τη λειτουργία του τρένου, μπορεί να φτάσει τα 85 – 100 db. Για αυτό, και η εκπομπή υποηχητικών κυμάτων και η έκθεση ουσιαστικά σε επικίνδυνα ηχητικά επίπεδα αυτών δεν αφορά μόνο τα άμεσα εκτιθέμενα άτομα (οδηγοί, εργαζόμενοι κτλ), αλλά και τα άτομα που ζουν κοντά σε περιοχές όπου υπάρχουν τέτοιες πηγές υποήχων (κοντά σε αυτοκινητόδρομους, σιδηροδρομικούς σταθμούς, αεροδρόμια, βιομηχανικές περιοχές κτλ).
Ζώα και υπόηχοι
Τα θαλάσσια θηλαστικά χρησιμοποιούν υπόηχους συχνότητας 15 Hz, για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους ακόμη και όταν βρίσκονται σε αρκετά μίλια απόστασης, αλλά και για να αμυνθούν ή να επιτεθούν. Οι ελέφαντες παράγουν υπόηχους με την προβοσκίδα τους και τη ρινική κοιλότητα, οι οποίοι διαδίδονται μέσω του εδάφους και γίνονται αντιληπτοί μέσω των ποδιών, από άλλους ελέφαντες, που βρίσκονται σε τεράστια απόσταση. Τα αποδημητικά πουλιά καθορίζουν την πορεία που θα έχουν κατά την αποδημία τους, 'ανταλλάσσοντας' υπόηχους μεταξύ τους, ενώ τα σαρκοφάγα αρπακτικά ζώα, όπως οι τίγρεις, χρησιμοποιούν τους υπόηχους για να ακινητοποιήσουν τη λεία τους.
Mπορείτε να απολαύσετε ένα καταπληκτικό βίντεο στο οποίο τονίζεται η τεράστια φυσική σημασία των υποήχων!!
Επιπτώσεις των υποήχων για τον άνθρωπο
Παρά το γεγονός ότι οι υπόηχοι δεν είναι 'ακουστικώς' αντιληπτοί από τον άνθρωπο, είναι ιδιαίτερα ενοχλητικοί έως και βλαβεροί για τον οργανισμό του. Για παράδειγμα, όταν φυσάει δυνατός άνεμος, συμβαίνουν τρομερές μεταβολές πίεσης του αέρα, πράγμα που ο άνθρωπος δεν αντιλαμβάνεται με την ακοή, μπορεί όμως να νιώσει ισχυρό πονοκέφαλο και αδιαθεσία.
Άλλο παράδειγμα είναι και η ναυτία που προκαλείται όταν κάποιος βρίσκεται σε ένα πλωτό μέσο και η οποία οφείλεται στην αρνητική επίδραση των θαλάσσιων υποηχητικών κυμάτων, κατά πάσα πιθανότητα και της μηχανής του μέσου, η οποία μπορεί να παράγει υπόηχους κατά τη λειτουργία της. Κυρίως οι συχνότητες από 7 - 20Hz, όταν εκπέμπονται σε μεγάλες ηχητικές εντάσεις, μπορούν να επιδράσουν άμεσα στο κεντρικό νευρικό σύστημα του ανθρώπινου οργανισμού, προκαλώντας αποπροσανατολισμό, μειωμένη αντίληψη του χώρου, έντονη ανησυχία, μειωμένη διαύγεια σκέψης, ζάλη, ίσως και δυσκολία στην άρθρωση.
Η συχνότητα των 7 - 8Hz, γνωστή και ως 'brown note' ή 'brain alpha wave', είναι η πιο επικίνδυνη αφού αποτελεί τη συχνότητα συντονισμού του ηλεκτρικού εγκεφαλικού κύματος 'άλφα' (alpha)5, αλλά και των περισσοτέρων οργάνων στην κοιλιακή και θωρακική κοιλότητα του ανθρώπινου σώματος. Έκθεση, λοιπόν, σε αυτήν τη συχνότητα μπορεί να προκαλέσει και άλλα συμπτώματα εκτός των παραπάνω, όπως πόνο στο στήθος ,δύσπνοια, ρίγη, στομαχικές διαταραχές, ναυτία, πανικό έως και λιποθυμία, ενώ με μια εκτεταμένη σε αυτήν έκθεση μπορεί ένας άνθρωπος να καταλήξει σε κώμα.
Παρόμοια συμπτώματα απαντώνται και στο υπόλοιπο του εύρους υποήχων, δηλαδή στα 10 Hz - 20Hz, με χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτών της συχνότητας των 19 Hz. Η συχνότητα αυτή αποτελεί τη συχνότητα συντονισμού του ανθρώπινου ματιού. Έτσι, η έκθεση σε αυτήν, μπορεί να προκαλέσει μειωμένη ευκρίνεια όρασης καθώς και οφθαλμαπάτες.
Ένα περίεργο πείραμα...
Οι υπόηχοι μπορούν να προκαλέσουν αισθήματα φόβου ή έντονης λύπης, ενώ για κάποιους μπορεί να σημαίνει ότι συμβαίνει κάτι ακαθόριστο και υπερφυσικό γύρω τους. Στα πλαίσια της έρευνας αυτής, μία ομάδα Βρετανών ερευνητών πραγματοποίησε ένα πείραμα στις 31 Μαίου 2003, όπου κλήθηκαν περίπου 700 άνθρωποι να περιγράψουν τα συναισθήματά τους κατά τη διάρκεια ακρόασης μουσικής. Κάποιοι εκ των ήχων αυτών, συνοδεύονταν από υποηχητικά κύματα συχνότητας 17 Hz, που παράγονταν από ένα subwoofer ηχείο που βρισκόταν στα δύο τρίτα (2/3) της απόστασης από το άκρο ενός επτάμετρου (7 μ.) πλαστικού σωλήνα, πράγμα για το οποίο φυσικά δεν ήταν ενημερωμένοι οι μετέχοντες στο πείραμα. Το Υποηχητικό αυτό κονσέρτο όπως ονομάστηκε, πραγματοποιήθηκε στην αίθουσα συναυλιών Purcell Room και αποτελούνταν απο 4 μουσικά μέρη. Στην πρώτη ακρόαση, τα υποηχητικά κύματα συνόδευαν τα δύο απο τα τέσσερα μέρη, ενώ στη δεύτερη, τα άλλα δύο, ώστε το τελικό αποτέλεσμα να μην εξαρτάται από συγκεκριμένο μουσικό μέρος.
Όπως διαπιστώθηκε, το 22% των συμμετεχόντων περιέγραψε αισθήματα άγχους, ανησυχίας, φόβου, νευρικότητας και ρίγους ή βάρους στο στήθος, κατά τη διάρκεια της ακρόασης των μουσικών κομματιών που συνοδεύονταν από τους υπόηχους. Έτσι, το επίσημο συμπέρασμα των επιστημόνων που οργάνωσαν και ανέλυσαν το πείραμα, ήταν ότι τα υποηχητικά κύματα μπορούν να προκαλέσουν τέτοιου είδους ασυνήθιστα συναισθήματα στον άνθρωπο, χωρίς ο τελευταίος να γνωρίζει ή να αντιλαμβάνεται την ύπαρξή τους. Συμπέρασμα της ίδιας έρευνας είναι και το ότι οι υπόηχοι μπορεί να είναι υπεύθυνοι για περίεργα φαινόμενα που παρουσιάζονται σε μέρη, που κατά τον κόσμο, θεωρούνται στοιχειωμένα.
Αυτό βέβαια έχει ως αποτέλεσμα την εκούσια χρησιμοποίηση υποηχητικών κυμάτων ακόμη και στη μουσική και τον κινηματογράφο, με σκοπό την πρόκληση τέτοιων συναισθημάτων, στους ακροατές και θεατές αντιστοίχως. Το γνωστότερο παράδειγμα είναι η ταινία «Μη αναστρέψιμος» του 2002. Για τον ίδιο σκοπό, υπόηχους χρησιμοποιεί και ο μουσικός Μπράιαν "Lustmord" Ουίλιαμς. Στο παρακάτω βίντεο μπορείτε να ακούσετε ένα κομμάτι του συγκεκριμένου μουσικού με τίτλο ''Utterance''.
