Infrazvukové vlny (zvukové vlny o kmitočtech nižších než vnímá člověk, tj. přibližně kmitočty pod 20 Hz) podléhají relativně malému útlumu a mohou se tudíž šířit na velké vzdálenosti. Vlny o kmitočtech nižších než cca 1 Hz mohou být zaznamenány i více než tisíc kilometrů od místa vzniku. Pomocí infrazvukových měření tak lze detekovat nejen chemické a nukleární exploze, ale i monitorovat a studovat řadu přírodních jevů, jako jsou výbuchy sopek, pády meteorů, laviny, hromy, tornáda, interakce oceánů se zemskou atmosférou, apod.
Infrazvuková měření využívá i mezinárodní organizace CTBTO (Comprehensive Nuclear Test Ban
Treaty Organization), která kontroluje dodržování zákazu nukleárních explozí. Infrazvukové stanice,
které by patřily do sítě stanic využívaných CTBTO, v České republice neexistují. Ústav fyziky
atmosféry AV ČR však provádí podobná infrazvuková měření za účelem studia přírodních jevů, jako
jsou bouřky a vznik hromů, infrazvuk spojený se zemětřesnými roji v západních Čechách a výzkum
šíření atmosférických a infrazvukových vln do vyšších atmosférických vrstev, zejména do ionosféry
(ionizovaná část atmosféry ve výškách přibližně nad 85 km; koncentrace iontů a elektronů dosahuje
nejvyšších hodnot ve výškách cca 200 až 400 kilometrů).
ÚFA AV ČR v současnosti provozuje infrazvuková měření ve třech lokalitách: observatoř
Panská Ves (cca 60 km severně od Prahy), Průhonický park (jihovýchodní okraj Prahy) a seismická
stanice nedaleko Nového Kostela v západních Čechách. Měření se dělají pomocí mikrobarometrů (obrázek 1), které detekují tlakové fluktuace v rozsahu kmitočtů cca 0,01 až 4 Hz (pro
kmitočty nižší nebo vyšší citlivost použitých senzorů klesá).
Obrázek 1 – Senzor mikrobarometru (šedý válec nahoře) umístěný na vibračním zařízení při testování v laboratoři Ústavu fyziky atmosféry AV ČR
Obrázek 2 ukazuje záznam infrazvukové rázové vlny způsobené výbuchem plynu v blízkosti
Národní třídy 29. dubna 2013, který pořídil mikrobarometr v Průhonickém parku vzdáleném asi 14
km od centra výbuchu.
Obrázek 2 – Záznam tlakových fluktuací pořízený mikrobarometrem v Průhonickém parku od 07:56:00 UT do 07:56:20 UT 29. dubna 2013 v kmitočtovém pásmu 0,25 až 4 Hz. Výrazné pulzace začínající v 7:56:10 UT (9:56:10 h našeho letního času) jsou připisovány rázové vlně, kterou způsobila exploze plynu v blízkosti Národní třídy vzdálené asi 14 kilometrů.
Signál je zobrazen v kmitočtovém pásmu 0,25 až 4 Hz, kde byla energie vlny největší a ve
kterém ostatní fluktuace nesouvisející s výbuchem jsou vidět jen nepatrně. Z obrázku je
zřejmé, že čelo vlny dorazilo k mikrobarometru v 7:56:10 UT, tedy v 9:56:10 h našeho
letního času. Vzhledem k rychlosti šíření zvuku (asi 0,34 km/s) a k uvedené vzdálenosti
od zdroje signálu lze vyvodit, že k výbuchu muselo dojít asi v 7:55:29 UT, tj.
v 9:55:29 h našeho letního času. Podstatně složitější je odhad uvolněné energie. Pokud bychom
předpokládali všesměrové šíření ve volném prostoru, potom naměřené hodnoty tlakových fluktuací
v Průhonickém parku odpovídají uvolněné energii cca 1,3 MJ (0,3 kg TNT). Jelikož výbuch nastal
v uzavřeném prostoru a husté zástavbě, která jistě představovala významnou překážku pro šíření
vlny, lze předpokládat, že uvolněná energie byla ve skutečnosti mnohonásobně větší.
JAROSLAV CHUM,
Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v. v. i.
6 May 2013