Helisagedusest sõltuv helitundlikkus

Joonisel on kõverjoontega näha sama valjult kõlavad helid ja mitu detsibelli peaks olema, et seda sama kõvalt teisel helisagedusel kuulda. Näiteks katkendlik joon on tavaline inimese kuulmislävi ja see on 4 dB 1000 Hz juures, alla 0 dB 3000-4000 Hz puhul ja ~75 dB on vaja, et kuulda ~20 Hz heli. Kuulmekanalis toimuv resonants on põhjuseks, miks 3000-4000 Hz kõlab lärmakamalt kui teised sagedused. Üks nõrgem resonantssagedus on 13 000 Hz lähedal. See, kui valju heli tundub on mõõdetud foonides ja 1000 Hz on piirkond, kus foonide ja dB väärtused kattuvad.

Detsibellid näitavad heli intentsiivsust vattides ruutmeetri kohta ning 10 dB muutus tekitab ~10 kordset heli intentsiivsuse muutust. Näiteks kui heli on miljon korda intentsiivsem, siis muutus on 60 dB, sest miljonis on 6 nulli ning 120 dB (~1 watt ruutmeetri kohta) oleks triljon (1 000 000 000 000) korda lärmakam, kui 0 dB. Esimese joonise järgi varieerub kuulmelävi sagedusest sõltuvalt ~80 dB ehk 3000-4000 Hz suhtes on kuulmine 100 miljonit korda tundlikum kui 20 Hz suhtes. Heli validus peaks 80 dB erinevuse puhul varieeruma 2 astmes 8 ehk 256 korda.

Vähemalt inimese jaoks kõlab heli ~2 korda valjem, kui see on 10 korda intentsiivsem (10 viiulit või muud instrumenti on vaja, et kuulaja seda 2 korda valjemini kuuleks) kui tegemist on sama sagedusega kuid 2 erinevat sama tugevusega sagedust võivad koos kaks korda kõvemini kõlada kuna need ei aktiveeriks samasi karvakesi keskkõrvas.

Eri sageduste eri kuuldavusi on lihtsam märgata selle 20-16 000 Hz (video pealkiri näitab kuni 20 000 aga youtube ise ei vahenda üle 16 000 Hz helisagedusi). Enne lärmakat kuulamist võiks järgneva pealkirja järgseid hoiatusi lugeda. Vaevukuuldava 50 Hz jagu dB tundub peaaegu kurdistav, kui see jõuab 3000-4000 Hz piirkonda ning neid sagedusi ei tasuks kõvasti kuulata. Kõrgeim neuroni sagedus, mis ma seni tean on ligi 1000 Hz võrkkestas ja 1000 Hz paistis piir millest edasi tundus heli selgemalt ebameeldiv ja valu tekitav. Üldiselt töötavad neuronid alla 100 Hz juures ja need sagedused olid mugavad kuid üle saja hakkas heli vähemalt mulle ebameeldivaks minema kuigi veel paarisaja hertsi juures peaks neuronitel olema aega, et taastuda eelmise signaali saatmisest.

Ekstreemselt valju 3000-5000 Hz ohtudest

Tänapäevased sonarid ei kõla vana filmides tavalised allveelaevade bing-bing helid vaid hoopis palju lärmakamad pidevalt kaootiliselt kriuksuvad 3000-5000 Hz sagedusega helid, mis ei häiri ainult inimesi vaid ka teisi suuremaid imetajaid nagu koeri, vaalasid ja delfiine. Kasutatud 3000-5000 Hz toodetakse neis laevades ~30 tonniste seadmetega, mille müra on meetri kaugusel ~220 dB ja mida on 100 km kaugusele kuulda. Veealusel radalil on vähem distantsi, mis võis olla üks põhilisi põhjuseid miks armee neid sonareid õigustab ja väldib vastutust massiliselt korraga rannale ujuvate vaalade ja delfiinide osas, kes käituvad nii juhtumisi siis, kui lahingulaevad neid sonareid õppustel kasutavad.

Sounds of seas on dokumentaalfilm selliste sageduste ohust. Tavaliseks nähtuseks rannale uhtunud loomade juures oli see, et paljudel neil voolas silmadest ja kõrvadest verd ning elusad ei tahtnud rannast eemale ujuda kui inimesed nad rannast eemale lükkasid. 

Lisaks välistele verejooksudele veritsesid nad ka ajusse ja keskkõrva (ülapildil veri mustalt kolju sees) ning veresooned ja siseorganid sisaldasid gaasimulle. Tavaliseks reaktsiooniks vaaladel on sonari kuulmisel liiga kiiresti pinnale ujuda, mis tekitab soontes verevoolu ummistavate mullide teket ning lisaks väga tugev heli (sealhulgas liigne ultraheli) põhjustavad gaasidest küllastunud vedelikus (sealhulgas veres) mullide teket isegi kui pinnale tõusmisel kaasnevat rõhu muutust ei arvestata. Lisaks on see vahemik vaalade koljut maksimaalset raputav resonantssagedus (tõenäoliselt ka inimesel arvestades kui lihtsalt inimesed sama vahemikku kuulevad) ning see rappumine võib rasvatükke lahti raputata, mis omakorda põhjustavad soonte ummistusi. Kui neuronid aktiveeruvad pisikese õhurõhu muutusele kõrvades, siis on neilt oodata tugevamat reaktsiooni kui kolju luustik ise ka vibreerima hakkab tuhandeid kordi sekundis.


Näide 3600 Hz ja 3800 Hz helist, mis on vaalade kolju resonantssageduseks. Need sagedused kõlasid isiklikult ka kõige vaiksemalt kuulates kohe ebameeldivad ja valu tekitavad. Kui ma kuulasin neid vilinaid vaikselt umbes minuti esimest korda, siis mu kõrvad valutasid üle poole tunni ja tundusid kuidagi suurenenud siserõhuga. Lisaks kaasnes tavaline kõrvus vilisemine, mida muidu kuuleks kõva muusika või aspiriini või palderjani võtmise järel. Paistab, et kõrvus vilisemine on ka mingil põhjusel ~3000-4000 Hz heli aga ma ei tea kuidas pea vaikses ruumis sellise sageduse kuulmist imiteerib. Vaalad ei oska sellisest sagedusest hästi eemale ujuda ning kui ma kuulasin neid samu heliklippe mitme meetri kaugusel olevast telefonist, siis kõvema häälega tundus heli korraga igalt poolt tulevana ning ei oskanud ka puhtalt kuulmise järgi heli allika suunda leida. Kuna heli võimendub kuulmekanalis resonantsiga, siis on saab kuulmekanal ise mingil määral heli allikaks ja aju kuuleb pea sees võimendunud vilinat. Võib-olla on sellise tänapäevase sonari eesmärk muuhulgas hoida ära saboteerimist inimsukeldujate poolt, sest nad ei saaks aru mis suunast kõiketäitev vilin tuleb ning enne laevani jõudmist suudab see 220+ dB müra nad sisemiste ja välimiste verejooksudega tappa. Inimeste valupiir on ~130 dB isegi bassiga aga 220 dB oleks ~miljard korda intentsiivsem müra, mis kõlaks ~500 korda valjem (pluss sagedusest sõltuva helitundlikkuse mõju). 194 dB juures on rõhu kõikumine heliga ~1 atmosfäär ja lisanduv 30 dB teeks selle rõhu kõikumise ~1000 korda suuremaks ehk ligi tonn ruutsentimeetri kehapinna kohta, mis raputaks keha sisse-välja sellise rõhuga 3000-5000 korda sekundis.