Thứ gì phát ra âm thanh lớn nhất từng được ghi nhận?

Các buổi hòa nhạc, pháo hoa hay tiếng reo hò tại sân vận động có thể gây mất thính lực vĩnh viễn, nhưng đâu là âm thanh lớn nhất từng được ghi nhận trên Trái Đất?

Câu trả lời phụ thuộc vào cách chúng ta định nghĩa "âm thanh" và liệu có tính đến các ghi chép lịch sử hay chỉ dựa vào các phép đo khoa học hiện đại.

Krakatau và Tunguska: Những tiếng nổ huyền thoại

Vụ phun trào núi lửa Krakatau năm 1883 tại Indonesia thường được xem là nguồn gốc của âm thanh lớn nhất trong lịch sử. Tiếng nổ được nghe thấy cách xa hơn 3.000 km, và sóng áp suất của nó được ghi nhận bởi các máy đo trên toàn cầu.

Ước tính, ở khoảng cách 160 km, vụ phun trào đạt 170 decibel, đủ gây tổn thương thính giác vĩnh viễn. Ở 64 km, tiếng nổ đủ mạnh để làm thủng màng nhĩ, theo lời kể của các thủy thủ.

Con người thường chịu đựng được âm thanh ở mức khoảng 140 decibel. Vượt quá mức này, âm thanh sẽ gây đau đớn. Tổn thương thính giác có thể xảy ra sau khi nghe âm thanh 85 decibel trong vài giờ, 100 decibel trong 14 phút hoặc 110 decibel trong hai phút.

Để so sánh, máy hút bụi có âm lượng khoảng 75 decibel, máy cưa xích khoảng 110 decibel và động cơ phản lực khoảng 140 decibel.

Các ước tính hiện đại cho thấy vụ nổ Krakatau đạt khoảng 310 decibel. Ở mức này, sóng âm không còn hoạt động như âm thanh thông thường mà biến thành sóng xung kích – những ranh giới áp suất mạnh mẽ được tạo ra khi một vật thể chuyển động nhanh hơn tốc độ âm thanh. Sóng xung kích của Krakatau mạnh đến mức nó bao quanh Trái Đất bảy lần.

Tuy nhiên, Giáo sư Michael Vorländer, Viện trưởng Viện Công nghệ Thính giác và Âm học tại Trường đại học RWTH Aachen (Đức), cho rằng chúng ta không thể biết chính xác vụ phun trào Krakatau lớn đến mức nào tại tâm điểm vì không ai ở đủ gần để đo đạc.

"Có thể đưa ra một số giả định về sự lan truyền âm thanh, nhưng những giả định này vô cùng không chắc chắn", ông nói.

Một âm thanh khác cũng được cho là lớn nhất là vụ nổ thiên thạch Tunguska năm 1908 ở Siberia. Vụ nổ đã san phẳng cây cối trên hàng trăm dặm vuông và tạo ra sóng xung kích lan khắp thế giới.

Vụ nổ Tunguska có độ lớn xấp xỉ vụ nổ Krakatau, khoảng 300 đến 315 decibel, nhưng cũng chỉ được ghi nhận bởi các thiết bị đặt ở rất xa.

Âm thanh lớn nhất trong kỷ nguyên hiện đại 

Nếu chỉ tính trong kỷ nguyên hiện đại, khi các nhà khoa học có mạng lưới toàn cầu gồm các máy đo áp suất và cảm biến hạ âm, thì một sự kiện gần đây hơn nhiều mới sinh ra âm thanh lớn nhất.

Giáo sư David Fee, chuyên gia ở Viện Địa vật lý thuộc Trường đại học Alaska Fairbanks, nhận định: "Theo tôi, âm thanh lớn nhất được ghi nhận là vụ phun trào núi lửa Hunga, Tonga vào tháng 1 năm 2022. Vụ phun trào núi lửa khổng lồ này đã tạo ra một sóng âm lan truyền khắp toàn cầu nhiều lần và được con người nghe thấy ở cách xa hàng nghìn dặm, bao gồm cả ở Alaska và Trung Âu".

Ông Milton Garces, Giám đốc Phòng thí nghiệm Âm thanh hạ tần tại Trường đại học Hawaii (Mỹ), cũng đồng tình: "Nếu bạn đặt lại câu hỏi là âm thanh lớn nhất được ghi lại trong kỷ nguyên kỹ thuật số hiện đại là gì, thì không nghi ngờ gì nữa, âm thanh lớn nhất đến từ Tonga vào năm 1922".

Một trong những trạm nghiên cứu khoa học gần nhất với nơi xảy ra vụ phun trào dưới nước, ở Nukua'lofa (cách đó khoảng 68 km), đã ghi nhận sự tăng áp suất khoảng 1.800 pascal. Nếu cố gắng chuyển đổi con số đó thành đơn vị "decibel" thông thường ở khoảng cách 1 mét từ nguồn phát, sẽ nhận được khoảng 256 decibel.

Tuy nhiên, ông Garces cho biết đây là một phương pháp khoa học không chính xác, bởi vì đây hoàn toàn không phải là sóng âm thanh bình thường. Gần nguồn phát, nó hoạt động giống như luồng không khí chuyển động nhanh bị đẩy ra ngoài bởi vụ nổ.

Vụ nổ ở Tonga đơn giản là quá lớn để có thể nằm gọn trong thang đo decibel thông thường.

Âm thanh do con người tạo ra

Điều kỳ lạ là, con người không thể nghe thấy sóng áp suất mạnh nhất trong lịch sử gần đây vì nó nằm ngoài phạm vi thính giác của con người, Giáo sư Fee lưu ý.

Các nhà khoa học đã cố gắng tạo ra những làn sóng áp suất khổng lồ trong phòng thí nghiệm. Trong một thí nghiệm, họ đã sử dụng tia laser X để bắn vào một tia nước siêu nhỏ, tạo ra một làn sóng áp suất ước tính khoảng 270 decibel.

Con số này thậm chí còn lớn hơn cả tiếng nổ của tên lửa Saturn V đưa các phi hành gia Apollo lên mặt trăng, ước tính khoảng 203 decibel.

Tuy nhiên, thí nghiệm laser được thực hiện bên trong buồng chân không, vì vậy sóng áp suất 270 decibel hoàn toàn không gây tiếng ồn. Sóng âm cần một môi trường, chẳng hạn như không khí, nước hoặc vật liệu rắn, để truyền đi.

"Áp suất trong buồng chân không có phần nào đó là khó tin", ông Garces nói. "Điều đó giống như áp suất trong không gian: một vụ nổ siêu tân tinh có thể tạo ra áp suất bức xạ khổng lồ, nhưng nó sẽ không phát ra dưới dạng mà chúng ta gọi là âm thanh".

"Đối với sóng giống âm thanh mạnh nhất được ghi nhận trong thời hiện đại", ông kết luận, "Tonga 2022 vẫn là vô địch".