Hvad er lyd?
I fysikkens verden er lyd intet andet end usynlige vibrationer i luften, der i vores ører omdannes til nervesignaler, som hjernen fortolker.
Mozarts symfonier, støjen fra en borehammer eller skriget fra en flagermus. Det er alene vores indre øre og hjerne, der i samarbejde afgør, hvordan vi oplever lyden.
Hvordan opstår lyde?
Uanset om du klapper med hænderne, synger en strofe eller afspiller en sang via en højttaler, sætter du luftens molekyler i bevægelse – du frembringer lydbølger. Tætheden af molekyler (lydtrykket) varierer og afgør, hvordan lyden i sidste ende opfattes.
Hvordan hører vi lyd?
Vores ører har form efter funktion og er ”designet” til at opfange lydbølger. De består af tre dele; det ydre øre, mellemøret og det indre øre:
1. Det ydre øre fanger lyden.
De lydbølger, vi har frembragt, rammer det ydre øre, som leder bølgerne gennem ørekanalen og ind til trommehinden i mellemøret.
2. Mellemøret forstærker lyden.
Lydbølgerne brager ind i trommehinden, som begynder at vibrere. Bevægelsen aktiverer tre mikroskopiske knogler, som forstærker lyden og sender den gennem en membran til det indre øre.
3. Det indre øre oversætter lyden.
Det indre øre er fyldt med væske, som sættes i bevægelse, når lydbølgerne ankommer. Bevægelserne puffer til tusindvis af mikroskopiske, følsomme hårceller, som skaber elektriske signaler, som hjernen - takket være den akustiske nerve - genkender som lyde.
Hvilke lyde hører vi?
Øret er kun i stand til at fange nogle lyde; hvilke afhænger af antallet af lydbølger pr. sekund kaldet frekvensen, som udtrykkes i måleenheden hertz. Frekvensen afgør tonehøjden.
Mennesker kan typisk høre lyde med frekvenser på mellem 20 og 20.000 hertz, mens mange dyr kan høre lyde med højere frekvenser (ultralyd). Lyd med en frekvens under 20 hertz kaldes infralyd og kan ikke høres.
Hvordan måles lyd?
Lyd måles med forskellige metoder alt efter, hvilken egenskab ved lyden, du vil vide noget om.
Tonehøjden måles som nævnt ved at registrere antallet af bølger i sekundet udtrykt som hertz.
Lydstyrken måles i decibel. Decibel-skalaen er logaritmisk, så ved et lydtryk, der er 10 gange større end ved 0 decibel, er lydstyrken 10 decibel - og ved en 100 gange så kraftig lyd er den på 20 decibel. Ved omkring 85 decibel begynder lydstyrken at være så voldsom, at man bør beskytte sine ører, og smertegrænsen går ved cirka 125 decibel.
Hastigheden på luftmolekylerne kan som alt andet udtrykkes som kilometer i timen, men den afhænger af tryk, luftfugtighed og især temperatur.
Ved normalt lufttryk ved havets overflade og en temperatur på 15 grader celsius bevæger lyden sig med 1.225 km/t. I vand bevæger lyd sig godt fire gange så hurtigt, og i faste stoffer forplanter lyden sig endnu hurtigere.
Hvor hurtig en anden genstand bevæger sig i forhold til lyden kan udtrykkes i mach. Verdens hidtil hurtigste fly, Lockheed SR-71 Blackbird, fløj med hastigheder over mach 3 – altså tre gange så hurtigt som lyden.
Hvad kan lyd bruges til?
Fordi lyd blot er udtryk for vibrationer – eller bølger – i luften og altså er en fysisk størrelse, påvirker den omgivelserne på mange måder. Især lyd, som i frekvens ligger uden for vores ørers fatteevne, finder anvendelse:
Dyr jager med lyd
Nogle dyr bruger meget høje lyde – altså ultralyd – til at navigere eller jage bytte. Det gælder for eksempel flagermus og tandhvaler som fx marsvin og delfiner. Dyrene udsender pulser af ultralyd, og så lytter de efter ekkoet af lyden. Ekkoet fortæller dyret, hvad ultralyden har ramt på hvilken afstand.Sonar efterligner dyrene
Vi mennesker har fundet måder at udnytte den uhørlige lyd med høj frekvens. En sonar (også kendt som ekkolod) udsender korte pulser af ultralyd under vandet, og den tilbagekastede lyd opfanges og analyseres.
På den måde kan skibe bestemme afstanden til havbunden eller lokalisere fiskestimer, ubåde eller skibsvrag under vandet.
- Ultralyd smadrer kræft Ultralyd kan også bruges medicinsk, da forskellige former for væv reflekterer lyden forskelligt. En ultralydsskanner bruger lyd med frekvenser på flere mio. hertz, og metoden er effektiv til at kigge ind i de indre organer.
De fleste gravide bliver scannet for at tjekke, om graviditeten forløber normalt. Med moderne ultralydsscanninger kan man få uhyre detaljerede 3D-billeder af fostret.
Meget intense, fokuserede ultralydsbølger kan også bruges til at ødelægge visse kræftsvulster.
3D-billeder lavet med ultralyd kan give læger og kommende forældre en god ide om, hvordan fostret udvikler sig i livmoderen.
Infralyd sporer eksplosioner
Også lyde med meget lav frekvens – såkaldt infralyd – er uhørlige for mennesker. Men hvis lyden er kraftig nok, kan den føles i stedet. Nogle hvaler kommunikerer med infralyd, og mennesket har fundet ud af at bruge de lave lyde til at kortlægge jordskælv og søge efter oliekilder.