Os infra-sons são ondas sonoras de baixa frequência (que são, portanto, vibrações mecânicas e oscilações acústicas). Eles estão geralmente localizados abaixo do limite do limite médio de sons graves perceptíveis ao ouvido humano (ou seja, entre 0 Hz e 16 a 20 Hz aproximadamente), exceto quando eles são emitidos em alta ou muito alta intensidade para uma faixa de. infra-som localizado entre 16 e 20 Hz, ou seja, cujos períodos de vibrações acústicas se repetem a cada 16 a 20 vezes por segundo, o que dá ao ouvinte uma sensação de "tom". Nas frequências mais baixas, por razões fisiológicas, eles não são mais percebidos pela audição (a partir de um limite denominado "frequência superior do infra-som").
Numerosos estudos se concentraram na produção e transmissão de infra-som e ultrassom, bem como na sensibilidade de humanos (e de algumas espécies animais) a essas frequências, em diferentes intensidades de exposição.
As fontes naturais mais constantes e comuns são o vento (a 100 km / h o vento produz infra-som a cerca de 135 dB ), as ondas do mar (que a uma frequência inferior a 1 Hz emitem a uma altura de cerca de 100 dB). A sismicidade natural da Terra também é uma fonte constante.
As fontes artificiais de infra-sons (industriais em particular) estão cada vez mais presentes e são muito numerosas.
A sensibilidade da audição humana ao espectro sonoro e à intensidade dos sons varia, dependendo da idade, atenção e indivíduos, de aproximadamente 20 a 20.000 Hz.
A banda de frequência de 20 a 40 Hz é uma zona de transição entre sons infra-som e audíveis . Acima de 20 kHz e abaixo de 20 Hz, os sons geralmente não são mais perceptíveis pelo ouvido (exceto em alta intensidade para uma certa faixa de infra-som); outros órgãos tornam possível senti-los como um fenômeno vibratório; se, por exemplo, a caixa torácica , o abdômen , a pele , os globos oculares , os músculos , o esqueleto ou o crânio ou outros órgãos internos ressoam com eles ou sentem a energia vibracional induzida.
Esse infra-som também é perceptível por um surdo , por exemplo, para níveis sonoros da ordem de 124 dB a 4 Hz. Às vezes falamos nesses casos de "percepção vibrotátil" (mas esta palavra tem outros significados). O INRS (2006) estima que de acordo com a literatura científica “Acima de 40 Hz e até 100 Hz, assume-se que se trata de sons audíveis de baixa frequência” , e como para todas as frequências audíveis, escuta binaural (por ambas as orelhas ) parece melhorar a sensibilidade do infra-som (em 3 dB em comparação com a escuta monoaural).
Há muito se sabe que o ruído de alta intensidade é prejudicial à audição e, por várias décadas, esforços foram feitos para detectar e medir os possíveis efeitos da parte inaudível das vibrações às quais estamos expostos. A NASA, que expõe seus pilotos e astronautas a níveis muito altos de vibração e ruído, está particularmente interessada nisso. Os experimentos que preparavam as missões Apollo, expunham, sob supervisão médica, voluntários a níveis muito elevados de infra-som (120 a 140 dB) sem quaisquer efeitos nocivos detectados em sua saúde, e sabe-se que um alto nível de infra-som é muito mais suportável do que o mesmo nível de som na faixa normal de frequências audíveis.
Foi demonstrado em laboratório em modelo animal que o infra-som tem muitos efeitos fisiológicos, mas apenas em casos de exposição crônica e altos níveis de " som ". Em humanos, a partir de um alto nível de decibéis (que traz o infra-som próximo ao limiar auditivo ), foram descritas reações de fadiga, depressão, estresse, irritação, astenia, dor de cabeça, distúrbios de vigilância ou equilíbrio e náusea ("enjôo"). O limite de audibilidade é o volume mínimo de som perceptível pelo ouvido humano; “Quanto mais baixas forem as frequências do som, mais alto deve ser o nível do som para que seja perceptível” . Essas reações podem ser devidas ao ajuste da vibração de certos órgãos internos (digestivos, cardiovasculares, respiratórios) ou dos globos oculares na presença de determinado infra-som, mas tais reações só aparecem em limiares muito mais elevados do que o infra-som emitido. Por turbinas eólicas ( por exemplo, avaliado em 2004 por Jakobse e van den Berg. De acordo com os resultados de Hayes (2006), a indução de doença vibroacústica (VaD) em animais requer exposição a um nível de 50 a 60 dB superior ao nível de infra-som e baixa frequência som emitido por parques eólicos nesta faixa de frequência.
Devido às características das baixas frequências, o infra-som se propaga muito bem em todas as mídias; líquidos (água), gasosos (inclusive no ar) ou sólidos elásticos (solo, estruturas, infraestrutura construída, etc.). Somente o vácuo completo os interrompe imediatamente. As moléculas que constituem o ar apenas diminuem a energia de uma onda infra-sônica de 10 Hz em cerca de 0,1 dB / km, ou seja, 100 vezes menos que os 10 dB / km absorvidos pelo ar para sons de frequência audíveis a 1 kHz.
A regra de atenuação devido à propagação em ondas esféricas (6 dB a menos cada vez que a distância dobra) também se aplica ao infra-som; é o principal fator de atenuação da energia das ondas infra-sônicas com a distância.
O infra-som se propaga muito bem. Sua fonte pode, portanto, estar muito distante (centenas a milhares de quilômetros). E sua faixa de frequência (comprimentos de onda longos, por exemplo, 34 m para uma frequência de 10 Hz) torna mais difícil medir a diretividade da fonte. Além disso, muitas fontes industriais parecem "pequenas" em comparação com o comprimento de onda emitido. Como o infra-som não é desacelerado, a fonte emissora o envia em todas as direções do espaço com energia aproximadamente equivalente; eles são chamados de "omnidirecionais" . Essas características dificultam a localização da origem de muitos infra-sons.
Por todas essas razões, é quase impossível proteger contra o infra- som por métodos convencionais de isolamento acústico por absorção sonora . Soluções de " controle ativo de ruído " surgiram recentemente, mas imperfeitas em grande escala devido à onidirecionalidade das fontes; eles permitem criar um silêncio artificial localmente (em uma pequena parte da esfera de emissão), mas não inibir toda a emissão.
A solução mais prática em caso de desconforto ou problema sério é geralmente desativar, mover ou excluir o transmissor.
Alguns dos instrumentos usados por orquestras sinfônicas ou contemporâneas (guitarra elétrica, bumbo, etc.) e até mesmo alto-falantes mais potentes que transmitem música sintética e / ou em alta potência emitem infra-som.
A primeira metade da primeira oitava percebida pelo humano, (20 - 40 Hz ) ou (16-32 Hz ) está na fronteira entre o infra - som e o sub-baixo (em) , produz uma impressão, tanto auditiva quanto física , que dá uma sensação acrescida de "presença" e "força" do som, procurado por exemplo em cinemas ou em determinados palcos de concertos ao ar livre.
Como o ultrassom , a medicina às vezes usa infra-som, que é produzido por meio de dispositivos de conforto ou terapêuticos (massagem mecânica, terapia por ondas de choque radial). No início dos anos 2000, vários tipos de dispositivos de massagem foram usados em humanos ou por veterinários em animais nos quais a ferramenta se mostrou eficaz em animais grandes (cavalos) e pequenos (cães) (testados como parte de uma tese veterinária, publicado em 2009); Esses dispositivos, autorizados pelo FDA nos Estados Unidos, são equipados com pontas adaptadas a diferentes aplicações que vão desde drenagem brônquica em bebês , drenagem linfática até o tratamento de fibrose musculotendinosa , contraturas , osteoartrite precoce ou escaras .
Em níveis naturais comuns, a exposição ao infra-som não tem efeitos conhecidos. Mas a vida moderna e certas profissões nos expõem a muitas fontes artificiais de infra-som, algumas das quais podem ter um efeito incômodo ou mesmo prejudicial.
No final de 1963, o Dr. Gavreau, do Laboratório de Eletroacústica de Marselha, percebeu que os pesquisadores de sua equipe estavam sujeitos a náuseas e dores de cabeça violentas e inexplicáveis. Acabam descobrindo que a causa é um ventilador no sistema de ventilação: a máquina em funcionamento emitia um som na frequência de 7 Hz que, amplificado pelo duto de ventilação onde estava embutido, tornava-se insuportável, embora inaudível. A hipótese da nocividade de determinado infra-som para o homem é periodicamente debatida na mídia.
A percepção ou uso de infra-som pela vida selvagem também é abordada para comunicação de longa distância em elefantes ou grandes cetáceos, ou com a hipótese, apresentada por um documentário de televisão de 2013 , de um efeito paralisante em humanos ou presas de animais infra-som presentes no rugido do tigre na hora de um ataque. De acordo com o relatório, as pessoas que participaram do experimento sentiram um medo irreprimível de pânico, embora não tenham ouvido nenhum som. De acordo com esse documentário, certos lugares considerados "assombrados" por espíritos são, na verdade, lugares onde o infra-som é amplificado por dutos de ventilação. Antigos escritórios abandonados foram usados 3 E um exemplo do efeito do infra-som em humanos, o tipo de edifício doente : a taxa de suicídio de funcionários que trabalham nesses escritórios era anormalmente alta; a equipe estava sujeita a depressão, náuseas e dores de cabeça. Nesse caso, a causa acabou sendo o infra-som emitido pelo sistema de ventilação de um túnel de rodovia próximo.
Além de certos limites de potência , eles constituem um grande desconforto fisiológico para animais e humanos.
A exposição prolongada induz desconforto, fadiga e até distúrbios nervosos ou psicológicos.
Em alta potência , o infra-som tem efeitos prejudiciais, até mesmo destrutivos, mecânicos e fisiológicos.
Testes de uso sônico não letal ou letal ocorreram, principalmente durante a Segunda Guerra Mundial pelos nazistas. O uso de tais armas pode nunca ver a luz do dia devido ao seu caráter como armas de destruição em massa, não discriminatórias e o “sofrimento desnecessário” ou “lesões supérfluas” que podem causar. Além disso, as soluções de controle de ruído ativo podem cancelar localmente seus efeitos.
Segundo o INRS , "são inúmeras as fontes de infra-sons, naturais ou artificiais" Algumas são prejudiciais ou incómodas. Excepcionalmente, fontes coerentes que emitem duas frequências não infra-som puras bastante próximas também podem - devido às não linearidades do meio - causar localmente o aparecimento de infra-som parasita percebido como batendo (mas em níveis de som que geralmente são bastante baixos).
Fontes naturaisDentre eles, a literatura científica identifica em uma ampla frequência de sons "componentes de alta energia localizados na parte infra-som do espectro", incluindo:
Os componentes de baixa frequência desses fenômenos podem ser transmitidos de um fluido para um objeto ou, inversamente, "reemitidos no ar" . E no ambiente natural (ou feito pelo homem), a presença local e às vezes temporária de certas "camadas" nas nuvens, no solo geológico e na água pode levar a infra-sons em distâncias muito grandes (dezenas a centenas de km) . Algumas espécies de baleias utilizam camadas oceânicas de densidade térmica e / ou salina como canal SOFAR diferenciado ( canal SOFAR , o equivalente a um guia de ondas acústico, estudado e utilizado pela acústica subaquática ) para comunicação em distâncias muito longas (ao contrário de animais que emitem ultrassom, cujas chamadas e canções são rapidamente atenuadas pelo ambiente circundante). Em um contexto normal, o canto da baleia jubarte (15 a 400 Hz) é audível a 10 km, mas pode chegar a várias centenas ou milhares de km nas melhores condições.
Fontes antropogênicasO pessoal de certas instalações de transporte , certas indústrias , boates, a organização de concertos ao ar livre e certos músicos ou ouvintes de música, ou mesmo madeireiros usando motosserras podem estar particularmente expostos a isso.
Os efeitos fisiológicos são demonstrados para exposições em níveis elevados; resultaram na inclusão progressiva em regulamentos e estudos de impacto , bem como, às vezes, em certas medidas corretivas e preventivas.
Os valores-limite de exposição foram propostos ou estão sendo considerados em vários países; até foi lançada uma revista científica especializada ( Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control ), dedicada aos efeitos do infra-som em humanos e aos meios para atenuá-los, evitá-los ou compensá-los. Mas seus efeitos e mais ainda as medidas a serem tomadas em médias intensidades ainda são debatidas.
Na ausência de regulamentos, existem recomendações e boas práticas , em particular listadas pelo INRS em França, publicadas na revisão Hygiène et sécurité du travail .
No campo da música, a produção científica ou a reprodução do infra-baixo é muito mais marginal do que a do subagudo ou do sub-baixo (in) , as soluções propostas pelo comércio são muito raras. Os amadores mais sofisticados recorrem a soluções feitas sob medida, exigindo caixas reforçadas muito grandes, transdutores especializados e uma reserva de amplificação de potência frequentemente superior a um quilowatt .
Quanto menos eficiente for um transdutor ( subwoofer ) em sua função, menos ele será capaz de reproduzir o sub-baixo em uma pressão sonora suficientemente alta. A sepultura sendo muito difícil de reproduzir para um transdutor, o risco de atingir o limite mecânico ( ), sobretudo, e às vezes o limite térmico do transdutor é enorme. Muitas vezes, causando falha do equipamento se não estiver protegido por um filtro de infra-som ( filtro subsônico ). Alguns entusiastas do home theater buscam desempenho de alto nível visando a reprodução do infra-som em frequências tão baixas quanto 10 Hz a +/- 3 decibéis do resto do espectro. Isso requer transdutores especializados em grandes movimentos de ar (até 8 litros por impulso, ou até mais) e com uma construção muito robusta que pode evitar ser mecanicamente limitada. O diâmetro de um transdutor ou o tamanho de seu ímã não é garantia de uma boa capacidade de reprodução de sub-graves e infra-sons; o design de um transdutor de baixo é muito diferente daquele de um transdutor de sub-baixo, em particular quando este último também deve reproduzir o sub-baixo. Para sistemas de som profissionais (shows, discoteca, eventos ao ar livre, etc.), quase nunca é uma questão de sub-baixo e mesmo raramente da primeira oitava (20-40 Hz ) no sub-baixo porque é muito difícil, caro e trabalhoso para reproduzir em um nível de pressão sonora suficiente.
O infra-som é menos conhecido do que o ultra-som , especialmente porque é cada vez menos usado e mais difícil de ser produzido.
O infra-som desempenha um papel na comunicação em alguns mamíferos, como elefantes , baleias , golfinhos (9 Hz em algumas espécies), furões (16 Hz ) ocapis e talvez girafas ou furões ou até mesmo alguns peixes (o Goldfish os percebe um pouco abaixo de 20 Hz).
Elefantes : em 2012 , o Science Journal publicou um estudo liderado pelo Dr. Tecumseh Fitch (Universidade de Viena) sobre infra-sons emitidos e usados por elefantes. O elefante pode se comunicar a grande distância (cerca de trinta km), produzindo infra-som com sua laringe (escondido na trombeta), mas também batendo os pés no chão, a onda sísmica é então percebida pela parte vestibular de seu ouvido interno ( sulcos dos bulbos dos canais semicirculares, máculas utriculares e saculares).
Cetáceos : Eles emitem sons em uma faixa de frequência muito ampla, entre cerca de 9 Hertz e 150 kHz , portanto, nem todos podem ser ouvidos por humanos.
A girafa okapi e a okapi ou girafa, que antes era considerada silenciosa, comunicam-se, segundo alguns autores usando infra-som, desde registros de girafas do zoológico até Riverbanks Columbia (Carolina do Sul) e do Asheboro Zoo (Carolina do Norte). Foi sugerido que o vasto seio frontal das girafas poderia atuar como uma câmara de ressonância para a produção e / ou percepção do infra-som e que certos movimentos do pescoço (especialmente alongamento) poderiam estar associados à produção de vocalizações de ressonância infra-sonora. De Helmholtz , embora em 2003, Bashaw durante sua tese não foi capaz de confirmar que existe uma comunicação infra-sonora real nesta espécie. De 5 gravações infra-sonoras feitas na natureza, duas foram produzidas durante interações sociais próximas, sugerindo que essas vocalizações poderiam desempenhar um papel de comunicação, que ainda precisa ser confirmado. Os mecanismos de transmissão aérea e / ou sísmica dessas vocalizações ainda precisam ser avaliados.
Na verdade, de acordo com A. Baotic e sua equipe, gravações feitas (dia e noite) em 3 zoológicos europeus mostraram recentemente (2015) que a girafa produz sons de diferentes tipos à noite, incluindo grunhidos e vocalizações harmônicas, sustentadas e moduladas por frequência ( nenhum dos quais está na faixa de infra-som). Os autores deste estudo sugerem considerar com cautela a hipótese de uma verdadeira comunicação infra-som na girafa, e eles convidam a novos estudos.
Terremotos, erupções vulcânicas, trovões e outros fenômenos naturais às vezes produzem níveis extremamente altos de infra-som. Baleias e outros animais seriam, portanto, capazes de detectar o infra-som de terremotos e tsunamis subaquáticos [1]
Em alta potência, o infra-som passa por todos os meios, com muito mais facilidade do que as altas frequências, porque é menos vulnerável a reflexos, o que explica o longo ou muito longo alcance de sua energia acústica. Quando são muito potentes, podem fazer vibrar objetos ou mesmo colocar um edifício em movimento, e ser perceptíveis a longa distância (e "em tempo de neblina ou ventos fortes sua força redobra" ).
Se sua frequência for um submúltiplo da frequência ressonante de nosso sistema auditivo, este último ressoa, produzindo um "zumbido nos ouvidos" cuja intensidade varia com a do infra-som, possivelmente extremamente doloroso. Colocar as mãos nos ouvidos não altera nada porque são "transparentes" ao infra-som, mas basta que outras frequências atinjam os tímpanos (se de intensidade em relação ao infra-som) para bloquear a ressonância: ouvir televisão ou o rádio possibilita, por exemplo, retomar o trabalho cerebral em um ambiente ultrassônico. Não ouvimos o infra-som, mas sim a ressonância induzida (muitas micro-hidrelétricas são fonte de infra-som; para se ter uma ideia, uma estação de 1500 kW pode ser percebida pelo ouvido humano a mais de oito quilômetros, três vezes mais potente a cerca de trinta quilómetros. Nestes casos, trata-se de centrais em que a harmonia gerador / roda / bate não é respeitada, aumentando consideravelmente a geração do infra-som).
Durante a Primeira Guerra Mundial , os aliados usaram o infra-som para localizar a artilharia inimiga (às vezes distante, camuflada na floresta ou montada em trilhos). Com a invenção da bomba atômica, redes de detecção de infra-sons foram estabelecidas em todo o mundo.
Hoje, as redes de sensores fixos ou móveis tornam possível (para fins civis e / ou militares) detectar, medir e monitorar ao longo de milhares de quilômetros grandes ondas de ondas acústicas de baixa frequência (principalmente incluindo infra-som, até frequências de apenas alguns hertz), ondas de ondas que se propagam no solo, no mar ou na atmosfera terrestre.
Uma análise computacional permite isolá-los e levar em consideração suas interações com o meio ambiente (o vento em particular, que também é uma fonte permanente de infra-som). Eles então tornam possível detectar e localizar emissões naturais (tsunamis, vulcanismo, entrada de meteoritos na atmosfera) e / ou emissões artificiais, como rampas sônicas de aviões supersônicos ou explosões (testes nucleares ou acidentes em particular), cada um dos quais apresenta "Assinaturas" particulares ou fogo de mísseis, etc.
Trabalho de modelagem refinado
(em 2D e 3D) em acústica e mecânica dos fluidos ainda está em andamento. Pretendem ter em conta as interações do infra-som com as variações sazonais e diurnas / noturnas da temperatura e, especialmente, com o vento , os solos e o mar, É também uma questão de ter em conta a heterogeneidade do subsolo e do solo. montanhas ( efeitos não lineares e absorção termoviscosa no ar e especialmente nas camadas superiores da atmosfera . Isso é feito com base na equação de Burgers (aumentada) e nas equações de Navier-Stokes em particular).
Em 1986 , o ônibus espacial Challenger explodiu a uma altitude de 15 km; 13 horas depois, uma série de microbarógrafos terrestres detectou a cerca de 14.300 km de distância uma sequência de ondas infra-sônicas muito intensa (períodos de 400 a 700 segundos, amplitude de cerca de 30 Pa e velocidade de propagação de cerca de 300 m / s, uma assinatura próxima à de explosões nucleares; o período principal do sinal foi de 537 segundos e mais de 90% da energia recebida ficou na faixa de 300 a 1000 segundos; essa onda infra-som era um tsunami invisível e inaudível, mas intenso, pois equivale à onda de infra-som que teria sido gerado por 140 Mt de TNT ou a explosão de 2 a 3 bombas nucleares H. Esta rede é, em particular, responsável por verificar se os países signatários respeitam o Tratado de 'proibição total dos testes nucleares).
Mais longe da Terra, o infra-som pode ser usado para entender como o interior de Vênus está organizado.