声音如此之大，以至于绕地球四圈

1883年8月27日，地球发出的声音比其以来的任何声音都要响。

这是当地时间上午10:02，声音从位于印度尼西亚爪哇岛与苏门答腊岛之间的Krakatoa岛发出。在安达曼和尼科巴群岛的1,300英里外听到了声音（“枪声不断，听到了异常的声音”）；在新几内亚和西澳大利亚州相距2000英里（“一系列响亮的报道，类似于西北方向的炮兵报道”）；甚至在毛里求斯附近的印度洋小岛罗德里格斯岛（Rodrigues）上也有3,000英里*（“从东方来，就像遥远的重型枪支咆哮声。” 1）总共有50多个不同地理位置的人们听到了覆盖了全球十三分之一的区域。

暂时想一想，这有多疯狂。如果您在波士顿，并且有人告诉您他们听到了纽约市发出的声音，那么您可能会给他们一个有趣的外观。但是波士顿距离纽约仅200英里。我们在这里所说的就像是在波士顿，清楚地听到爱尔兰都柏林发出的噪音。以音速（每小时766英里或1,233公里）行驶时，需要大约4个小时的噪音才能覆盖该距离。这是有记录的历史中听到过的最遥远的声音。

那么，有什么可能造成如此惊人的轰隆声呢？目击者说，据一位地质学家说，克拉卡托阿火山上的火山爆发时爆发出巨大的力量，以至于将岛撕裂了，散发出一股烟气，直达大气层17英里。1以每小时1600英里（或每秒近半英里）的速度喷出火山。这是音速的两倍以上。

这次爆炸造成了致命的海啸，波浪高度超过一百英尺（30米）。 165个沿海村庄和定居点被冲走并被完全摧毁。总的来说，荷兰人（当时是印度尼西亚的殖民统治者）估计死亡人数为36,417，而其他估计数字则超过120,000 2,3。

爆炸发生时，英国船只诺勒姆城堡（Norham Castle）距克拉卡托（Krakatoa）40英里。该船的船长在他的日志中写道：“爆炸是如此剧烈，以至于我一半以上的船员的耳鼓都被打碎了。我最后的想法是和我亲爱的妻子在一起。我坚信审判日已经到来。” 2

通常，声音不是由世界末日引起的，而是由气压波动引起的。巴达维亚煤气厂（距克拉卡托100英里）的气压计记录了随后出现的压力峰值，该压力峰值超过2.5英寸汞柱1,2。转换成超过172分贝的声压，这是难以想象的大声噪音。为了说明这一点，如果您使用手提电钻，则可能会受到大约100分贝的影响。人类的痛苦阈值接近130分贝，如果您不幸站在喷气发动机旁，则将听到150分贝的声音。 （人们认为声音增加10分贝，大约是声音的两倍。）喀拉喀托爆炸在距震源100英里处记录到172分贝。这是如此惊人的响亮，以至于超出了我们所说的“声音”的极限。

当您哼出音符或说出一个字时，您每秒就会在空气分子之间来回摆动数十次或数百次，从而导致某些地方的气压低而另一些地方的气压高。声音越大，这些摆动越剧烈，并且气压波动越大。但是声音的响度是有限制的。在某个时刻，气压的波动很大，以至于低压区达到零压力（真空），而您再也不能低于这个压力。对于地球大气中的声音，此限制恰好约为194分贝。声音更大了，声音不再仅仅是通过空气，而是实际上推动了空气的流动，从而产生了被称为冲击波的加压流动空气。

离克拉卡托亚（Krakatoa）更近，声音远超过此极限，产生了强大的高压空气冲击声，使40英里外的水手的耳膜破裂。随着声音传播到数千英里，到达澳大利亚和印度洋，压力的摆动开始消失，听起来更像是遥远的枪声。历经3,000英里的路程，压力波变得太安静了，以至于人耳无法听到，但它继续向前扫，在全球范围内回荡了好几天。气氛像铃铛一样响，我们无法察觉，但我们的乐器可以察觉。

到1883年，全球数十个城市的气象站都使用气压计来跟踪大气压力的变化。 Krakatoa爆炸六小时四十七分钟后，在加尔各答发现气压峰值。到了8个小时，脉搏到达了西部的毛里求斯和东部的墨尔本和悉尼。到了12小时，圣彼得堡注意到了脉搏，随后是维也纳，罗马，巴黎，柏林和慕尼黑。到18小时时，脉搏已到达纽约，华盛顿特区和多伦多1。令人惊讶的是，爆炸发生后多达5天，全球50个城市的气象站大约每34小时观察到一次前所未有的压力峰值再次出现，就像发条一样。那大概是声音在整个星球上传播要花费多长时间。

总之，来自Krakatoa的压力波在每个方向上绕地球旋转了三到四次。 （每个城市都感觉到七个压力峰值，因为它们经历了从火山1沿相反方向传播的冲击波。）同时，远至印度，英国和旧金山的潮汐站观测到与此空气脉冲同时引起的海浪上升。 ，这是前所未有的效果。这种声音已经不再能听见，但仍在世界范围内传播，这种现象被人们昵称为“伟大的空气波”。

最近，一对夫妇在巴布亚新几内亚度假拍摄的火山喷发的令人难以置信的家庭录像开始在互联网上巡回演出。如果您仔细观看，此视频可让您了解火山造成的压力波。

火山爆发时，气压会突然升高。您实际上可以观察到它在空气中的流动，并在水传播时将水蒸气冷凝成云。录制视频的人（很幸运）距离足够远，压力波需要一段时间才能到达他们。爆炸大约13秒钟后，当它最终击中船时，您会听到听起来像是巨大的枪声并伴有突然的空气爆炸。将声速乘以13秒可知，该船距离火山约4.4公里（2.7英里）。这有点类似于在卡卡托亚发生的事情，除了在这种情况下，不仅可以听到三声，而且可以听到三千英里之外的“枪声”，这令人难以置信地证明了自然可以释放的巨大破坏力。

[1] Judd，John Wesley等。喀拉喀托火山喷发：及随后的现象。特吕伯纳公司（Trübner＆Company），1888年。（由皇家学会委托进行的有关卡卡托亚火山喷发的综合数据报告，可在公共领域免费获得）

[3] Simkin，Tom和Richard S. Fiske。 Krakatau，1883年，火山喷发及其影响。史密森学会研究所，1983年。

感谢Nicole Sharp和Will Slaton就Krakatoa爆炸的物理学进行了有益的讨论。

Aatish Bhatia是最近的物理学博士。在普林斯顿大学工作，以将科学和工程学带给更广泛的受众。他撰写了屡获殊荣的科学博客Empirical Zeal，该博客托管在Wired，在Twitter上的名称为@aatishb。