Американские физики достигли предела громкости звука в воду, разогрев тонкую струйку воды рентгеновским лазером установки Linac Coherent Light Source (LCLS).

В результате такого разогрева в струйке возникала ударная волна с давлением до 24 мегапаскалей, громкость которой составляла чуть меньше 270 децибел. Статья опубликована в Physical Review Fluids, кратко о ней сообщает пресс-релиз организации, препринт работы авторы выложили в социальную сеть ResearchGate.

Звук — это упругая волна, то есть бегущая в пространстве последовательность областей с повышенным и пониженным давлением. Чем больше амплитуда колебаний волны, то есть чем больше давление в ее пике, тем громче звук. Из-за широкого диапазона давлений, которые могут достигаться в акустической волне (а также из-за особенностей человеческого слуха) громкость удобно измерять в децибелах, то есть в логарифмической шкале.

Эта шкала показывает, во сколько раз максимальное давление звуковой волны больше определенного порогового значения: громкость в децибелах = 20×lg(P_{максимальное}/P_{пороговое}). При этом давление нужно отсчитывать от равновесного давления среды. Как правило, в качестве такого значения выбирают порог слышимости человеческого уха; в воздухе этот порог проходит по давлению 20 микропаскаль, в воде — по давлению 1 микропаскаль.

Например, громкость воздушной волны с давлением два паскаля составляет 20×lg(2/0,00002) = 100 децибел. Это громкость поезда в метро. Более подробно про громкость звука рассказывает задача Игоря Иванова.