Étiquette : laboratoire

Le bruit le plus fort jamais enregistré // The loudest sound ever recorded

Aujourd’hui, notre société est devenue extrêmement bruyante et certains sons peuvent atteindre des volumes dangereusement élevés, suffisamment forts pour provoquer une perte auditive permanente. Ainsi, on reproche souvent aux jeunes d’écouter de la musique à un volume beaucoup trop élevé et les concerts envoient des décibels à tout va, sans que cela soit contrôlé.

Mais quel est le bruit le plus fort jamais enregistré sur Terre ?
L’éruption du Krakatau en Indonésie en 1883 est souvent considérée comme le son le plus fort de l’histoire. On a entendu l’explosion à plus de 3 000 kilomètres de distance, et les baromètres du monde entier ont capté la variation de pression que l’événement a provoquée. À 160 km de distance, l’éruption a atteint environ 170 décibels, un niveau sonore suffisant pour causer des problèmes auditifs permanents. À 64 km de distance, des marins ont déclaré que le bruit était si puissant qu’il pouvait leur perforer les tympans. Cependant, nous ne savons pas exactement quel était le niveau de bruit de l’éruption du Krakatau à sa source, car personne n’était présent pour effectuer des mesures avec des instruments fiables. En général, l’oreille humaine tolère des sons jusqu’à environ 140 décibels. Au-delà, le bruit devient douloureux et insupportable. Selon les Instituts nationaux de la santé (NIH), l’écoute de 85 décibels pendant quelques heures, de 100 décibels pendant 14 minutes ou de 110 décibels pendant deux minutes peut causer des dégâts à notre appareil auditif.
On pense aujourd’hui que l’explosion du Krakatau a atteint environ 310 décibels. À ce niveau, les ondes sonores ne se comportent plus comme des sons normaux. Aux alentours de 194 décibels, elles se transforment en ondes de choc. Il s’agit de puissantes zones de pression créées lorsqu’un objet se déplace à une vitesse supersonique. L’onde de choc du Krakatau était si puissante qu’elle a fait sept fois le tour de la Terre. Comme je l’ai indiqué plus haut, il convient de préciser qu’il ne s’agit que d’estimations, car le bruit émis par l’explosion du Krakatau n’a jamais été mesuré scientifiquement.

L’Anak Krakatau aujourd’hui


Séquence éruptive sur l’Anak Krakatau (Photos: C. Grandpey)

Un autre candidat au titre de bruit le plus fort est l’explosion de la météorite de Toungouska en 1908 au-dessus de la Sibérie. Le 30 juin 1908, cet événement a rasé des centaines de kilomètres carrés d’arbres et propagé des ondes de choc à travers le monde. L’explosion de Toungouska a été à peu près aussi forte que celle du Krakatau, avec un niveau sonore d’environ 300 à 315 décibels. Cependant, comme pour l’éruption du Krakatau, l’explosion de Toungouska n’a été enregistrée que par des instruments situés à très grande distance et aucune mesure n’a été effectuée à la source.

Situation et zones d’impact de la météorite de la Toungouska. Zone 1 (R=20 km) : forêt détruite (rouge) Zone 2 (R=100 km) : dégâts, brûlures, morts d’animaux (orange) Zone 3 (R=1500 km) : bruit de l’explosion (dégradé bleu) [Source: Wikipedia]

Plus récemment, on pense que le son le plus fort jamais enregistré est celui de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Haʻapai, un volcan sous-marin de l’archipel tongien, dans le Pacifique Sud, en janvier 2022. L’énergie de l’explosion du 15 janvier 2022 a été mesurée, et est équivalente à celle d’un séisme de magnitude 5,8. Cette puissante éruption a produit une onde sonore qui a fait plusieurs fois le tour du globe et a été entendue par des personnes à des milliers de kilomètres de distance, notamment en Alaska et en Europe centrale.
Tout autour du monde, les baromètres ont enregistré l’onde de choc provoquée par l’explosion. Elle s’est déplacée autour de la planète à une vitesse de 1100 km/h. Selon l’Organisation Mondiale de la Météo, un baromètre suisse a mesuré une amplitude de 2,5 hectoPascals (hPa) de pression.

Source: NASA, NOAA

Étrangement, l’onde de pression la plus puissante de l’histoire récente était presque inaudible pour l’oreille humaine. Des scientifiques ont tenté de créer d’énormes ondes de pression en laboratoire. Lors d’une expérience, des chercheurs ont utilisé un laser à rayons X pour projeter un jet d’eau microscopique. Ils ont produit ainsi une onde de pression estimée à environ 270 décibels. C’est plus bruyant que le décollage de la fusée Saturn V qui a transporté les astronautes d’Apollo sur la Lune, estimé à environ 203 décibels. Cependant, l’expérience au laser a été réalisée dans une chambre à vide, de sorte que l’onde de pression de 270 décibels était totalement inaudible. Les ondes sonores ont besoin d’un milieu, comme l’air, l’eau ou un matériau solide, pour se propager.

En fin de compte, la plupart des scientifiques s’accordent à dire que l’onde sonore la plus puissante enregistrée à l’époque moderne a été celle émise lors de l’éruption du volcan Tonga en 2022.

Source : Live Science via Yahoo News.

———————————————–

Today, our society is noisier than ever and some noises can reach dangerously high volumes, loud enough to cause permanent hearing loss. Youngsters are often reproached for listening to music with a volume tht is much too high. Concerts send high levels of decibels with no control.

But what was the loudest sound ever recorded on Earth?

The 1883 eruption of Krakatau in Indonesia is often considered the loudest sound in history. People heard the blast more than 3,000 kilometers away, and barometers around the world picked up its pressure wave. At 160 km away, the eruption reached an estimated 170 decibels, enough to cause permanent hearing damage. At 64 km away, sailors said that the boom was strong enough to rupture eardrums.However, we don’t really know with precision how loud the Krakatau eruption was at its source because no one was close enough to measure it with reliable instruments.

Typically, people can tolerate sounds up to around 140 decibels, beyond which sound becomes painful and unbearable. According to the National Institutes of Healthearing, damage can occur after listening to 85 decibels for a few hours, 100 decibels for 14 minutes or 110 decibels for two minutes.

Modern estimates suggest that the Krakatau blast reached about 310 decibels. At this level, sound waves no longer behave like normal sound. Instead, at around 194 decibels, they turn into shock waves. These are powerful pressure fronts created when something moves faster than the speed of sound. Krakatau’s shock wave was so strong that it circled the planet seven times.

Again, these are just estimates as the noise emitted by the Krakatau explosion was never scientifically mrasured.

Another contender for the loudest sound is the 1908 Tunguska meteor explosion over Siberia that flattened trees across hundreds of square kilometerss and sent pressure waves around the world. The Tunguska explosion was approximately as loud as the Krakatau blast, at circa 300 to 315 decibels. However, like the Krakatau eruption, the Tunguska blast was recorded only by instruments that were very far away.

More recently, it is believed that the loudest sound recorded is the January 2022 eruption of Hunga, Tonga-Hunga Haʻapai, a submarine volcano in the Tongan archipelago in the southern Pacific Ocean. This powerful eruption produced a sound wave that traversed the globe multiple times and was heard by humans thousands of kilometers away, including in Alaska and Central Europe.

One of the closest scientific stations to the underwater eruption – in Nukua’lofa, about 68 km away – recorded a pressure jump of about 1,800 pascals. One researcher explained that « if you were to try to turn that into a normal « decibel » number at 1 meter from the source, you’d get about 256 decibels. » However, he added that would be bad science, because this wasn’t a normal sound wave at all. Close to the source, it acted more like fast-moving air being pushed outward by the explosion. The Tonga blast was simply too big to fit into the normal decibel scale.

Strangely, the most powerful pressure wave in recent history was mostly inaudible to people. Scientists have tried to create huge pressure waves in laboratories. In one experiment, researchers used an X-ray laser to blast a microscopic water jet, which produced a pressure wave estimated at about 270 decibels. This is louder than the launch of the Saturn V rocket that carried Apollo astronauts to the moon, which was estimated at about 203 decibels. However, the laser experiment was done inside a vacuum chamber, so the 270-decibel pressure wave was completely silent. Sound waves need a medium such as air, water or solid material to travel.

In the end, most scientists admit that the most powerful sound-like wave recorded in the modern era was during the Tonga eruption in 2022.

Source : Live Science via Yahoo News.

Un nouveau laboratoire pour le HVO (Hawaii) // New lab for HVO (Hawaii)

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO), géré par l’USGS, vient d’acquérir un nouveau laboratoire qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre les propriétés physiques des téphras. Le mot « tephra » ou « téphra » fait référence à tous les types et toutes les tailles de fragments de roche projetés par un volcan en empruntant une trajectoire aérienne lors d’une éruption. Les téphras incluent les cendres, les bombes, les scories ou même les cheveux et les larmes de Pelé.

Ce nouveau laboratoire d’analyse de téphras permettra au HVO de déterminer la densité, la taille et la forme des particules, ainsi que les différents types de téphras émis par un volcan. En utilisant ces informations, les géologues du HVO seront en mesure d’analyser toute une gamme de phénomènes, depuis l’ascension du magma et le processus éruptif jusqu’aux dépôts de cendres laissés par les  éruptions du passé. Il est important d’obtenir ces mesures aussi précisément et rapidement que possible lors d’une éruption.

Le nouveau laboratoire du HVO est unique par sa capacité à analyser une vaste gamme d’échantillons, de un mètre à un micron (10-6 m). Le traitement des échantillons est non destructif et l’analyse est rapide. Chaque type de mesure ne prend que quelques minutes, et on estime que l’ensemble des mesures prend 1 à 2 heures. La méthode non destructive d’utilisation de ces nouveaux instruments est révolutionnaire ; elle permet aux chercheurs d’effectuer une suite complète d’analyses sur le même échantillon – au lieu d’utiliser différents échantillons du même matériau – pour une compréhension plus complète des éruptions. Cela permet également de préserver dans leur intégrité tous les  échantillons.

La première étape consiste à étudier les composants de l’échantillon afin de comprendre à quel type d’éruption les scientifiques sont confrontés.

Pour les échantillons de téphras prélevés directement sur le terrain, le HVO dispose de deux nouveaux stéréoscopes à lumière réfléchie. Lors de leur utilisation, les géologues peuvent séparer manuellement les différents composants de l’échantillon, tels que la lave juste prélevée, les cristaux, ou les petits morceaux de la paroi du cratère.

Au cours de l’étape suivante, les chercheurs mesurent la densité des échantillons. Pour les échantillons de lave, la mesure de la densité permet de comprendre quelle était la consistance du magma lors de son émission ; cela renseigne sur la dynamique de l’éruption. La densité de l’échantillon est déterminée en mesurant sa masse et son volume. Pour les morceaux de téphra de plus de cinq centimètres, le volume est calculé à l’aide d’un scanner 3D, puis l’échantillon est pesé. Les grains plus petits, depuis les lapilli jusqu’à la poudre de cendre, sont placés dans un pycnomètre à gaz, une machine qui calcule la densité directement en utilisant le principe d’Archimède de déplacement du volume en injectant de l’azote gazeux. Les pycnomètres fonctionnent aussi bien avec des scories et de la pierre ponce qu’avec des cendres ; ils permettent de comprendre la dynamique des éruptions.

La troisième étape est la mesure de la taille des échantillons, ce qui donne des informations sur la façon dont le magma s’est fragmenté pour produire des téphras pendant les épisodes de fontaines de lave et les explosions. Les fragments de plus de 3 centimètres sont tamisés à la main, de manière traditionnelle, tandis que les grains plus petits sont soumis à un Camsizer, un appareil de dernière génération qui photographie chaque fragment et convertit l’image en mesure de la taille. Le flux de particules passe devant une source de lumière stroboscopique LED ultra lumineuse et plane. Les Camsizers peuvent mesurer des dizaines de milliers de fragments en seulement 5 minutes. De plus, ils utilisent les images pour mesurer la forme 2D des fragments en utilisant des paramètres mathématiques établis. Les informations concernant la taille des fragments sont essentielles pour les modèles de fontaines de lave et de cendres.

L’étape finale peut prendre des semaines, voire des mois. Elle consiste à découper les échantillons en fines lamelles et à les étudier au microscope pétrographique. Le HVO possède deux nouveaux microscopes pétrographiques avec différents ensembles de lentilles: l’un peut évaluer la taille des bulles, la texture des bulles ainsi que la texture de mélanges de magmas, tandis que l’autre peut se concentrer sur les cristaux et les inclusions.

Les nouveaux instruments d’analyse de téphras que vient d’acquérir le HVO sont actuellement en cours d’étalonnage. Les échantillons prélevés pendant l’éruption en cours seront les premiers analysés. Ce nouveau laboratoire permet une analyse quasiment en temps réel des produits émis et donc une meilleure surveillance des éruptions.

Source: USGS / HVO.

——————————————

The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has been granted a new laboratory that will allow scientists to better understand the physical properties of tephra.

Tephra is any type and size of rock fragment that is ejected from a volcano and travels an airborne path during an eruption. Examples include ash, bombs, scoria, or Pele’s hair and Pele’s tears.

The tephra lab will help HVO determine the density, size, and shape of individual tephra particles along with types of tephra. Using this information, HVO geologists can analyse a range of topics, from magma ascent and eruption processes to ashfall deposits from past explosive eruptions. It is important to get these measurements as accurately and quickly as possible during an eruption.

HVO’s new lab is unique in its ability to analyze a wide size range of samples, from one metre to one micron (10-6 m). The sample processing is non-destructive and analysis is fast with each type of measurement taking only minutes, and all measurements are estimated to take 1–2 hours total. The non-destructive nature of these new instruments and methods is revolutionary and allows researchers to perform a full suite of analyses on the same sample, instead of different samples of the same material for a more integrated understanding of eruptions. This also allows samples to be fully preserved.

The first step consists in studying the sample components. Componentry helps understand what type of eruption scientists are dealing with.

For tephra samples straight from the field, HVO has two new stereoscopes that use reflected light. Looking through them, geologists can manually separate the different components that might make up the sample, such as fresh glassy lava, crystals, and small pieces of the crater wall.

Next, the researchers measure density. For pieces of lava, measuring density helps understand how frothy the magma was when it erupted, which tells us about eruption dynamics.

Sample density is determined by measuring its mass and volume. For pieces of tephra larger than five centimetres, the volume is calculated using a 3D scanner, and then the sample is weighed. Smaller grains from gravel to powdery ash sizes will be placed in a pycnometer, a machine that calculates density directly using Archimedes principle of volume displacement with nitrogen gas. The pycnometers work with foams (scoria and pumice) as well as ash and helps understand eruption dynamics.

Then, the samples will be measured for size, which give information about how magma gets ripped apart to produce tephra from lava fountains and explosions. Fragments larger than 3 centimetres are sieved in the traditional manual way, while smaller grains will run through one of the new Camsizers ; this is a machine that photographs each fragment and converts the image to a size measurement. The Camsizers can measure tens of thousands of fragments in as little as 5 minutes. Additionally, they use the images to measure the 2D shape of fragments using established mathematical parameters. Size information is essential for models of lava fountaining and ashfall.

A final step that may take weeks to months. It consists in turning pieces into a thin section for final analysis on a petrographic microscope. HVO has two new petrographic microscopes with different sets of lenses: one can assess bubble sizes, bubble textures, and magma-mixing textures, while the other can focus on crystals and melt inclusions within them.

HVO’s new tephra lab instruments currently being calibrated. Samples from the current eruption will be the first analyzed. The HVO tephra lab brings physical volcanology monitoring of eruptions to near-real time analysis.

Source : USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey

Nouvelle approche des éruptions sous-marines profondes // New approach of deep sea eruptions

Il existe environ 1 900 volcans actifs sur les continents ou sous forme d’îles, mais on pense que les volcans sous-marins sont beaucoup plus nombreux. Les chiffres exacts ne sont pas connus car les profondeurs de nos océans restent en grande partie inexplorées. Nous connaissons parfaitement la surface de la planète Mars, mais beaucoup moins bien la morphologie des abysses où se déclenchent des séismes et des éruptions. C’est pourquoi la plupart des éruptions volcaniques sous-marines passent inaperçues.
La plupart des éruptions volcaniques se produisent donc au fond des océans, et les progrès réalisés par l’océanographie ont permis de se rendre compte que le volcanisme sous-marin non seulement dépose de la lave mais émet également de grandes quantités de cendres. Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs a expliqué les mécanismes qui conduisent à la « désintégration explosive » du magma sous l’eau. Leur étude a pour titre «Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions.»
L’équipe scientifique a étudié le volcan sous-marin Havre – Havre Seamount – situé au nord-ouest de la Nouvelle-Zélande, à une profondeur d’environ 1 000 mètres sous la surface de la mer. Le volcan est entré en éruption en 2012, en donnant naissance à un banc de pierre ponce qui s’est étalé sur une superficie d’environ 400 kilomètres carrés.
Un robot a été immergé pour examiner les dépôts de cendres et prélever des échantillons sur le plancher océanique. À partir des données d’observation, les chercheurs ont estimé le volume de cendres volcaniques à plus de 100 millions de mètres cubes. Ils ont fait fondre le matériau et l’ont mis en contact avec de l’eau dans différentes conditions de pression et de température qui ont produit des réactions explosives conduisant à la formation de cendres volcaniques artificielles. Au cours de ce processus, le matériau fondu a été placé sous une couche d’eau dans un creuset de dix centimètres de diamètre, puis déformé avec une pression semblable à celle à laquelle est soumis le magma qui émerge des fonds marins. On voit alors des fissures se former et l’eau jaillir brusquement dans le vide créé. L’eau se dilate de sorte que les particules et l’eau sont éjectées de manière explosive. Les scientifiques les ont ensuite fait passer dans un tube en U placé dans une cuve d’eau pour simuler la situation de refroidissement. Les particules ainsi créées, les «cendres volcaniques artificielles», correspondent aux cendres naturelles par leur forme, leur taille et leur composition.

Cette expérience en laboratoire démontre que ces interactions induites par le contact entre le magma et l’eau peuvent se produire dans toutes sortes d’environnements humides, quelle que soit la pression, sous la surface ou en profondeur, et peuvent s’appliquer à des matériaux autres que le magma et l’eau.

Source: The Watchers.

———————————————

There are about 1 900 active volcanoes on land or as islands. Meanwhile, the number of submarine volcanoes is estimated to be much higher. The accurate numbers are not yet known because the deep sea is largely unexplored. We perfectly know the surface of Mars, but far less the abysses where earthquakes and eruptions are triggered. Therefore, most submarine volcanic eruptions go unnoticed.

Most volcanic eruptions occur at the bottom of the oceans, and modern oceanography has shown that submarine volcanism not only deposits lava but also emits large amounts of volcanic ash. For the first time, an international research group explained the mechanisms that lead to an explosive disintegration of magma underwater. Their study is entitled « Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions. »

The scientific team studied the Havre Seamount volcano, located northwest of New Zealand at a depth of around 1 000 m below the sea surface. The volcano erupted in 2012, producing a raft of pumice particles that spread to about 400 square kilometres.

A diving robot was used to examine the ash deposits and take samples from the seafloor. From the observational data, the group detected more than 100 million cubic metres of volcanic ash. The researchers melted the material and brought it into contact with water under various conditions. Under certain conditions, explosive reactions occurred which led to the formation of artificial volcanic ash. In the process, the molten material was placed under a layer of water in a crucible with a diameter of ten centimetres and then deformed with an intensity that can also be expected when magma emerges from the seafloor. Cracks are formed and water shoots abruptly into the vacuum created. The water then expands explosively. Finally, particles and water are ejected explosively. They were led through a U-shaped tube into a water basin to simulate the cooling situation underwater. The particles created in this way, the ‘artificial volcanic ash,’ corresponded to the natural ash in shape, size, and composition.

This lab experiment demonstrates that interactions between magma and water can occur in a range of wet environments regardless of pressure, from the subaerial to the deep sea, and may apply to materials other than magma and water.

Source: The Watchers.

Image satellite d’un banc de ponce près des Tonga en 2006 (Source : NASA)

Mise en place de pillow lava dans le Bassin de Lau, en arrière de la fosse des Tonga-Kermadec (Source : PMEL)

Nishinoshima (Japon): Une île-laboratoire // A laboratory-island

drapeau-francaisComme je l’ai écrit dans une note précédente (5 août 2016), Nishinoshima au Japon va devenir un laboratoire scientifique au même titre que Surtsey en Islande. La semaine dernière, des scientifiques japonais ont débarqué sur l’île, qui était un simple affleurement rocheux dans l’Océan Pacifique jusqu’au jour où,  il y a deux ans, des éruptions spectaculaires ont commencé à émettre de la lave et de la cendre, et agrandi l’île qui a grandi jusqu’à 12 fois sa taille d’origine.
Aujourd’hui, vue du ciel, Nishinoshima montre un cône entouré de végétation en son milieu.
Le 20 octobre dernier, des chercheurs du Ministère de l’Environnement ont atteint la rive de l’île à la nage, depuis un petit bateau, pour minimiser la contamination biologique. Ils étaient les premiers à mettre le pied sur l’île nouvellement formée. Ils ont recueilli des échantillons de roches, de plantes et d’insectes et ont observé la première colonisation de l’île par des fous masqués, grands oiseaux marins de la famille des Sulidae.
En dehors de la recherche écologique, l’équipe scientifique espère recueillir des échantillons de lave et de cendre pour étudier le processus de croissance d’une île volcanique.
Les chercheurs ont également installé plusieurs sismographes sur Nishinoshima.
Source: Agence Reuters.

————————————–

drapeau-anglaisAs I put it in a previous note (5 August 2016), Nishinoshima in Japan is going to become a scientific laboratory, just like Surtsey in Iceland. Last week, Japanese scientists landed on the island, which was just a rocky outcropping in the Pacific Ocean until two years ago, when spectacular eruptions spewed lava and ash, and expanded it to 12 times its original size.

Today, seen from the sky, Nishinoshima shows a cone in the middle, surrounded by vegetation.

Researchers from the Environment Ministry swam the final distance from a small boat to Nishinoshima to minimize biological contamination. They were the first people to set foot on the newly formed island on October 20th. They collected rock, plant and insect samples and observed the first colonization of the island by masked gannets.

Aside from ecological research, the team hopes to collect samples of lava and ash to learn more about the growth process of a volcanic island.

They also planted several seismic monitors around Nishinoshima.

Source: Reuters press agency.

This handout picture taken by Japan Coast Guard on July 23, 2014 shows the newly created islet (R) and Nishinoshima island (L), which are conjoined with erupting lava at the Ogasawara island chain, 1,000 kilometres south of Tokyo. A smouldering islet off Japan's Pacific coast has grown six times in its land surface since before it merged last December with a landmass created by volcanic eruptions. AFP PHOTO / JAPAN COAST GUARD---EDITORS NOTE---HANDOUT RESTRICTED TO EDITORIAL USE - MANDATORY CREDIT "AFP PHOTO / JAPAN COAST GUARD" - NO MARKETING NO ADVERTISING CAMPAIGNS - DISTRIBUTED AS A SERVICE TO CLIENTS
                                                                   Source: Japan Coastguard.