Nader Verklaard
Detectie Infrageluid
1 maart 2002 -
Sinds 1991 wordt door de afdeling Seismologie infrageluid geregistreerd. Infrageluid is geluid in de atmosfeer met frequenties lager dan 20 herz. Het KNMI beschikt over drie meetstations; in Witteveen (Drenthe), in De Bilt en in Deelen. De detectie van infrageluid heeft tot doel onderscheid te maken tussen seismische trillingen en atmosferische schokgolven. Ook kan de bron van het infrageluid worden opgespoord.
Een meteoor in de atmosfeer.
De belangrijkste bronnen van infrageluid zijn supersoon vliegverkeer, vulkaanuitbarstingen, meteoren en zware bovengrondse (kern)explosies. Infrageluid wordt gedetecteerd met arrays van laagfrequente microfoons of microbarografen. De dubbele knal die te horen is wanneer een vliegtuig sneller vliegt dan de geluidssnelheid (ca. 340 m/s = 1200 km/uur), kan op grote afstand nog worden waargenomen als infrageluid. De dubbele knal wordt veroorzaakt door de compressie van lucht aan de voorkant van het vliegtuig en de expansie aan de achterkant.
De geluidsgolven worden in veel gevallen ook rechtstreeks door seismometers geregistreerd. De passerende drukgolf brengt ook de bodem in beweging. Dergelijke "seismische" registraties zijn vaak moeilijk als een akoestisch signaal te herkennen. Dit verschijnsel doet zich voor sinds 1980 in het noorden van ons land. Aardbevingen als gevolg van de gaswinning worden vaak op dezelfde wijze ervaren als schokgolven van supersoon vliegverkeer. Schokgolven afkomstig van militair vliegverkeer boven de Noordzee en van de Concorde zijn vaak op de seismische registraties zichtbaar.
De detectie van infrageluid is één van de vier technieken die wordt toegepast bij de verificatie van het kernstopverdrag, internationaal aangeduid als het Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT). Het KNMI adviseert de verdragsorganisatie met betrekking tot deze opsporingsmethode.
Met een array van microbarografen of laagfrequente microfoons is het mogelijk de richting waaruit het signaal komt vast te stellen. Met twee arrays is het dus mogelijk de plaats van de bron te bepalen (zie het eerste figuur hieronder). De arrays van De Bilt en Witteveen bestaan uit 6 sensoren. Elk van de sensoren is verbonden met een gespreid luchtinlaatsysteem dat de bedoeling heeft de drukvariaties door turbulente wind uit te middelen.
Explosieve uitbarstingen van vulkanen, zoals die van de Mount Saint Helens in Noord-Amerika (figuur 2), veroorzaken infrasone golven die enkele malen om de aarde kunnen reizen voordat ze zijn uitgedempt
Door de enorme snelheid van meteoren kunnen deze bij het binnentreden van de atmosfeer als gevolg van snelle verhitting exploderen. Een meteoor kan infrageluid veroorzaken tijdens de explosie of gedurende zijn supersoon traject door de atmosfeer (figuur 3).
Kernexplosies in de atmosfeer produceren een infrasone golf die zich over duizenden kilometers kan voortplanten (figuur 4).
In het kader van het kernstopverdrag wordt infrageluid gemeten met 60 arrays van microbarografen (figuur 5). Dit netwerk kan waar dan ook ter wereld een kernexplosie waarnemen met een grenswaarde van ongeveer 1 kiloton TNT.
Het laatste figuur hieronder laat vier akoestische signalen zien, van heel kort tot heel lang. Achtereenvolgens veroorzaakt door een straaljager door de geluidsbarrière (heel kort signaal), een explosie van een meteoor, een kernexplosie en een vulkaanuitbarsting (heel lang signaal). De registratielengte bedraagt steeds één uur.
Eerste uitgave:
28-02-02
Laatste wijziging:
01-03-02