Почему некоторые люди слышат гул электросетей: биофизика и акустика в городской среде

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Многим знакома ситуация: в тихой комнате при выключенных приборах едва уловимо фонит низкочастотный гул. Найти источник сложно, а самое неприятное — другие люди в той же комнате могут искренне не понимать, в чем причина дискомфорта. Долгое время жалобы на то, что кто-то «слышит электричество», списывали на повышенную тревожность или субъективный тиннитус (шум в ушах). Однако за этим явлением стоят измеримые физические процессы, особенности строения нашего слухового аппарата и акустика замкнутых пространств.

Что именно шумит: магнитострикция и коронный разряд

Силовые кабели, трансформаторные подстанции и блоки питания электроники действительно излучают механические колебания. В основе этого лежат два независимых процесса.

Автор: gemini Источник: gemini.google.com
1. Магнитострикция в трансформаторах

В сетях переменного тока промышленной частоты направление магнитного поля меняется 100 раз в секунду (при частоте сети 50 Гц). Когда этот магнитный поток проходит через сердечник трансформатора, набранный из листов электротехнической стали, ферромагнетик циклически деформируется — сжимается и расширяется вдоль линий поля.

Поскольку деформация происходит как при положительной, так и при отрицательной полуволне тока, частота механических колебаний удваивается:

Частота гула = 2 * 50 Гц = 100 Гц.

Именно этот стабильный тон на частоте 100 Гц и его ближайшие гармоники (200 и 300 Гц) определяют характерный низкочастотный фон от подстанций.

2. Коронный разряд на ЛЭП

Вокруг воздушных линий электропередачи высокого напряжения работает другой механизм. Когда напряженность электрического поля на поверхности провода превышает диэлектрическую прочность воздуха, происходит локальный электрический пробой — возникает коронный разряд. Микроразряды резко и локально разогревают газ, вызывая его взрывное расширение. В результате мы слышим широкополосный треск, шипение, а из-за биения ионных токов — низкочастотный рокот.

Почему этот звук слышат не все

Диапазон человеческого слуха принято ограничивать снизу частотой 20 Гц. Но чувствительность нашего уха к разным частотам распределена неравномерно, что наглядно отражают кривые равной громкости (стандарт ISO 226).

Чтобы мозг зафиксировал звук на частоте 50 или 100 Гц, его фактическое звуковое давление в децибелах должно быть значительно выше, чем для эталонного тона на частоте 1000 Гц. Люди, восприимчивые к шуму электросетей, обычно имеют специфическое сочетание анатомических и физиологических факторов.

  • Низкий индивидуальный порог восприятия баса. Из-за плотности и эластичности апикальной (верхней) зоны базальной мембраны улитки внутреннего уха у некоторых людей слуховой аппарат физически более чувствителен к низким частотам. То, что для большинства находится ниже порога слышимости, для них — различимый звук.
  • Истинная костная проводимость. Низкочастотная механическая вибрация от тяжелого оборудования подстанции передается по грунту и конструкциям здания. Когда человек ложится на кровать или прислоняется головой к стене, эти колебания через кости черепа передаются напрямую на костную капсулу улитки, минуя барабанную перепонку. Мозг интерпретирует эту чисто механическую вибрацию тканей как непрерывный низкий гул.
Автор: gemini Источник: gemini.google.com

Технический нюанс: Существует миф, что низкочастотные электромагнитные поля бытовой сети могут напрямую наводить токи в слуховой коре мозга и вызывать ощущение звука. Физические расчеты это опровергают: напряженности полей от бытовой инфраструктуры недостаточно для такой стимуляции на много порядков. Гул, который вы слышите, всегда имеет реальную акустическую или механическую природу.

Как комната работает в качестве усилителя

Жилые помещения часто выступают в роли пассивных акустических резонаторов. Когда низкочастотная волна проникает в комнату, возникает интерференция — наложение волн друг на друга.

Длина звуковой волны для трансформаторного гула (100 Гц) при скорости звука 343 м/с рассчитывается просто:

Длина волны = 343 м/с / 100 Гц = 3,43 метра.

Если линейные размеры комнаты (длина, ширина или высота) кратны половине длины волны (около 1,71 м), в помещении возникает стоячая волна (акустический резонанс).

В результате в пространстве комнаты формируются зоны пучностей и узлов давления:

  1. В углах и у стен образуются пучности — зоны максимального звукового давления.
  2. В центре комнаты может наблюдаться узел — зона относительной тишины.

Из-за этого шумомер в центре комнаты может фиксировать абсолютную норму, но если кровать стоит в углу или вплотную к стене, человек будет отчетливо воспринимать звуковое давление.

Ситуация усугубляется современными стеклопакетами и изоляцией. Они эффективно отсекают средне- и высокочастотный маскирующий шум улицы (гул листвы, голоса, шуршание шин). Отрезав этот естественный «белый шум», мы остаемся один на один с длинноволновым техногенным фоном, который без труда проходит сквозь бетонные перекрытия.

Итог

Способность слышать гул электросетей — это не психопатология и не сверхспособность. Это результат банального совпадения физических факторов: наличия источника механических колебаний (магнитострикции), геометрии конкретной комнаты (эффекта стоячей волны) и индивидуальной чувствительности слухового аппарата к низким частотам.

Изображение в превью:
Автор: gemini
Источник: gemini.google.com
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Интересуюсь технологиями и рассказываю о них вам.

1 комментарий

S
Жил в разных населенных пунктах. И в частном доме и в квартире. Везде слышу гул низкой частоты. Монотонный, с редкими перерывами. В том числе, когда авария или работы у сетей, и электричества нет. Со слухом все в порядке. Как и с психикой.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Водяной клоп, который держит в страхе пресноводный водоем: как охотится Белостома

В тёплых прудах и заросших заводях прячется одно из самых необычных насекомых планеты — Белостома, гигантский водяной клоп. С виду клоп напоминает помесь таракана и богомола: плоское...

Что, если облака Венеры или камни Марса обитаемы? Найден единственный след, который не способна скрыть ни одна форма жизни

Все современные программы поиска жизни в космосе опираются на земной опыт. Космические агентства ищут планеты, которые находятся на комфортном расстоянии от своих звезд, где температура позволяет...

Уборка космоса отменяется: почему «орбитальные мусоровозы» не спасут нас от космического мусора

С декабря 2024 по май 2025 года спутники группировки Starlink выполнили 144 404 маневра уклонения от потенциальных столкновений. Согласно отчетам компании SpaceX для Федеральной комиссии по связи...

Земля сама себя подставила: почему сильнейшую за 20 лет магнитную бурю на 90% создало не Солнце

В середине мая 2024 года на Земле произошла крупнейшая за два десятилетия геомагнитная буря. Серия мощных выбросов плазмы из солнечной короны достигла нашей планеты 10 мая и вызвала...

В детстве вы осознавали мир глубже, чем сегодня: ученые выяснили, куда уходит острота восприятия

В возрасте 5 или 6 лет любое событие окружающего мира вызывает у человека сильный отклик и воспринимается во всех подробностях. Ребенок, который еще не знаком с законами физики и метеорологии,...

Остров Буве: можно пересечь океан и так и не сойти на берег

Экспедицию готовили два года. Двадцать участников, судно с вертолётами, оборудование и бюджет около 750 тысяч долларов. В начале 2018 года команда добралась морем до острова Буве. Оставалось...