Hva er lyd?
I fysikkens verden er lyd ikke noe annet enn usynlige vibrasjoner i luften som i øret omdannes til nervesignaler, som hjernen tolker.
Mozarts symfonier, støyen fra en borehammer eller skriket fra en flaggermus. Det er vårt indre og hjernen som sammen bestemmer hvordan vi opplever lyden.
Hvordan oppstår lyder?
Uansett om du klapper med hendene, synger en strofe eller spiller en sang via en høyttaler, setter du molekylene i luften i bevegelse – du frembringer lydbølger. Tettheten av molekyler (lydtrykket) varierer og avgjør hvordan lyden til slutt oppfattes.
Hvordan hører vi lyd?
Ørene våre har form etter funksjon og er "designet" til å fange opp lydbølger. De består av tre deler: det ytre øre, mellomøret og det indre øre:
1. Det ytre øre fanger lyden.
De lydbølgene vi har frembrakt, treffer det ytre øret, som leder bølgene gjennom ørekanalen og inn til trommehinnen i mellomøret.
2. Mellomøret forsterker lyden.
Lydbølgene slår mot trommehinnen, som begynner å vibrere. Bevegelsen aktiverer tre mikroskopiske knokler, som forsterker lyden og sender den gjennom en membran til det indre øre.
3. Det indre øre oversetter lyden.
Det indre øre er fylt med væske, som settes i bevegelse når lydbølgene kommer. Bevegelsene puffer til tusenvis av mikroskopiske, følsomme hårceller, som skaper elektriske signaler som hjernen – takket være den akustiske nerven – gjenkjenner som lyder.
Hvilke lyder hører vi?
Øret er bare i stand til å fange opp noen lyder; hvilke avhenger av antallet av lydbølger pr. sekund kalt frekvensen, som uttrykkes i måleenheten hertz. Frekvensen bestemmer tonehøyden.
Mennesker kan typisk høre lyder med frekvenser på mellom 20 og 20 000 hertz, mens mange dyr kan høre lyder med høyere frekvenser (ultralyd). Lyd med en frekvens under 20 hertz kalles infralyd og kan ikke høres.
Hvordan måles lyd?
Lyd måles med forskjellige metoder alt etter hvilken egenskap ved lyden du vil vite noe om.
Tonehøyden måles som nevnt ved å registrere antallet av bølger i sekundet uttrykt som hertz.
Lydstyrken måles i desibel. Desibelskalaen er logaritmisk, så ved et lydtrykk som er 10 ganger større enn ved 0 desibel, er lydstyrken 10 desibel – og ved en 100 ganger så kraftig lyd er den på 20 desibel. Ved omkring 85 desibel begynner lydstyrken å bli så voldsom at man bør beskytte ørene sine, og smertegrensen går ved cirka 125 desibel.
Hastigheten på luftmolekylene kan som alt annet uttrykkes som kilometer i timen, men den avhenger av trykk, luftfuktighet og særlig temperatur.
Ved normalt lufttrykk ved havoverflaten og en temperatur på 15 grader celsius beveger lyden seg i 1225 km/t. I vann beveger lyd seg godt og vel fire ganger så fort, og i faste stoffer forplanter lyden seg enda raskere.
Hvor raskt en annen gjenstand beveger seg i forhold til lyden kan uttrykkes i mach. Verdens hittil raskeste fly, Lockheed SR-71 Blackbird, fløy med hastigheter over mach 3 – altså tre ganger så raskt som lyden.
Hva kan lyd brukes til?
Fordi lyd bare er et uttrykk for vibrasjoner – eller bølger – i luften og altså er en fysisk størrelse, påvirker den omgivelsene på mange måter. Særlig lyd som i frekvens ligger utenfor våre ørers oppfatningsevne, finner anvendelsesområder:
Dyr jakter med lyd
Noen dyr bruker svært høye lyder – altså ultralyd – til å navigere eller jage bytte. Det gjelder for eksempel flaggermus og tannhvaler som f.eks. tumlere og delfiner. Dyrene sender ut pulser av ultralyd, og så lytter de etter ekkoet av lyden. Ekkoet forteller dyret hva ultralyden har truffet og på hvilken avstand.
Sonar etterligner dyrene
Vi mennesker har funnet måter å utnytte den uhørlige lyden med høy frekvens. En sonar (også kjent som som ekkolodd) sender ut korte pulser av ultralyd under vann, og lyden som kastes tilbake, blir fanget opp og analysert.
Slik kan skip bestemme avstanden til havbunnen eller lokalisere fiskestimer, ubåter eller skipsvrak under vann.
Ultralyd knuser kreft
Ultralyd kan også brukes medisinsk da forskjellige former for vev reflekterer lyd forskjellig. En ultralydskanner bruker lyd med frekvenser på flere mill. hertz, og metoden er effektiv til å se inn i de indre organene.
De fleste gravide blir skannet for å undersøke om svangerskapet forløper normalt. Med moderne ultralydskanninger kan man få svært detaljerte 3D-bilder av fosteret.
Meget intense, fokuserte ultralydbølger kan også brukes til å ødelegge visse kreftsvulster.
3D-bilder laget med ultralyd kan gi leger og kommende foreldre en god ide om hvordan fosteret utvikler seg i livmoren.
Infralyd sporer eksplosjoner
Også lyd med svært lav frekvens – såkalt infralyd – er uhørlig for mennesker. Men hvis lyden er kraftig nok, kan den føles i stedet. Noen hvaler kommuniserer med infralyd, og mennesket har oppdaget at de kan bruke de lave lydene til å kartlegge jordskjelv og søke etter oljekilder.