Thính giác và sự liên quan đến nén không khí trong tai chúng ta

Âm thanh xung quanh chúng ta được cảm nhận thông qua các cơ chế rung động của tai. Để nghe được âm thanh cần có một môi trường không bị gián đoạn giữa nguồn âm thanh và tai, và môi trường đó chính là không khí. Không khí xung quanh giúp chúng ta có thể nghe được các thông báo, tiếng nhạc và các âm thanh khác nữa.

Âm nhạc là một phần trong sự tồn tại của âm thanh – tốc độ của nó không bị ảnh hưởng bởi cường độ hoặc cao độ. Điều gì sẽ xảy ra nếu âm thanh lớn đi nhanh hơn những âm thanh nhẹ? Bạn sẽ nghe thấy những âm thanh lớn trước và một khoảng trễ sau đó, những âm thanh nhẹ nhàng hơn sẽ kế tiếp.

Âm thanh truyền qua không khí như sóng dọc. Những sóng này bao gồm các lần nén xen kẽ và các luồng không khí hiếm được tạo ra xung quanh nguồn âm thanh. Âm thanh được tạo ra thông qua một dao động của áp suất gần nguồn âm thanh.

Tai của chúng ta chuyển đổi âm thanh thành tín hiệu điện và được truyền đến não thông qua các dây thần kinh. Bộ não xử lý các tín hiệu này, chuyển đổi chúng thành một cái gì đó chúng ta có thể nghe thấy. Khi âm thanh đập vào tai, áp lực làm cho màng nhĩ di chuyển. Xương tai hoạt động như các đòn bẩy liên kết với nhau, phóng đại chuyển động và tạo ra sóng áp lực trong chất lỏng trong ốc tai. Màng nhĩ gấp 17 lần diện tích của tai trong. Nó khuếch đại áp suất lên hơn 22 lần so với âm thanh tạo ra nó.

Vì phần tai trong rỗng nên có sự chênh lệch áp suất được tạo ra trên màng nhĩ ở độ cao lớn. Điều này có thể làm hỏng hoặc vỡ màng nhĩ nếu quá lớn. Các ống Eustachian, kết nối tai trong và khoang mũi làm cân bằng áp suất trong tai giữa và áp suất không khí. Thông thường, các ống này được đóng ở cuối mũi để ngăn chặn sự xâm nhập của chất nhầy. Nhưng khi chúng ta nhai hoặc ngáp thì chúng mở ra, cân bằng áp lực. Vì vậy khi chúng ta ngáp là để cân bằng áp lực phía trong của tai!

Các tế bào lông trong tai chuyển đổi các rung động thành tín hiệu điện. Chúng cọ sát vào nhau nhiều lần trong ốc tai. Hành động này tạo ra tín hiệu điện hóa được thu nhận bởi dây thần kinh thính giác, được chuyển đến não, tạo ra nhận thức về thính giác.

Cơ chế phức tạp này rất nhạy cảm với các tần số âm thanh từ 20 Hz (hoặc chu kỳ mỗi giây) đến giới hạn là 20.000 Hz (20 kHz). Những động vật khác có tần số khác nhau, dơi và cá heo có tần số cao hơn nhiều so với con người.

Phạm vi cường độ âm thanh mà tai có thể xử lý bắt đầu từ 0 dB (decibel). Nếu tiếp xúc lâu dài với âm thanh từ 85 dB trở lên có thể dẫn đến tổn thương thính giác. Tai có một cơ chế bảo vệ: khi nó phải đối mặt với âm thanh lớn, một phản xạ co thắt của các cơ ở tai giữa làm giảm sự dẫn truyền âm thanh. Âm thanh từ 120 đến 130 dB gây đau đớn và có nguy cơ mất thính lực sẽ gây ra. Trên 140 dB, bạn có thể làm hỏng Organ of Corti, nơi chứa các dây thần kinh. Âm thanh lên tới 140 dB chỉ tạo ra 2 millibars áp suất, decibel thấp hơn hàng nghìn lần. Áp lực này có thể hiếm khi được phát hiện, và mức độ có thể hiếm khi đủ điều kiện là nén. Nhưng nó đang nén không khí tạo ra âm thanh, và chắc chắn dẫn đến cảm giác nghe.