Bạn đã bao giờ lặn xuống hồ bơi và nghe thấy tiếng người nói chuyện hay tiếng động từ xa một cách rõ ràng đến kinh ngạc chưa? Âm thanh dưới nước không chỉ khác lạ mà dường như còn "to hơn". Đây không phải là một sự trùng hợp ngẫu nhiên, mà là một màn trình diễn ấn tượng của ngành vật lý.  

Sóng âm di chuyển nhanh và xa hơn như thế nào?

Âm thanh về bản chất là một sóng âm, tức là sự rung động của các phân tử trong một môi trường. Để hiểu rõ, hãy tưởng tượng một hàng domino:

• Trong không khí: Các phân tử giống như những quân domino được xếp cách xa nhau. Khi bạn đẩy quân đầu tiên, nó phải mất một khoảng thời gian để ngã và chạm vào quân tiếp theo. Năng lượng bị thất thoát nhiều trên đường đi.
• Trong nước: Các phân tử nước lại giống như những quân domino xếp san sát nhau. Chỉ cần một cú đẩy nhẹ, cả hàng domino sẽ đổ sập gần như ngay lập tức.

Chính mật độ môi trường dày đặc của nước là "siêu xa lộ" cho âm thanh. Các phân tử nước ở gần nhau giúp truyền các rung động đi nhanh hơn khoảng 4.3 lần so với trong không khí và ít bị tiêu hao năng lượng hơn.

Điều này cho phép sóng âm di chuyển xa hơn và đến tai bạn với năng lượng mạnh hơn.

>>> Khám phá thêm: Vì sao quả trứng lại chìm trong nước ngọt nhưng nổi trong nước muối?

Tại sao chúng ta nghe thấy âm thanh cao hơn khi ở dưới nước?

Đây là một hiện tượng thú vị của ngành âm thanh học. Khi ở trên cạn, âm thanh đi qua ống tai và làm rung màng nhĩ. Nhưng dưới nước, ống tai của chúng ta chứa đầy nước, làm cản trở quá trình này. Thay vào đó, âm thanh có một con đường mới: truyền qua xương.

Các rung động âm thanh trong nước truyền trực tiếp qua xương sọ của chúng ta đến thẳng tai trong (ốc tai), bỏ qua màng nhĩ. Bộ não của chúng ta không quen với việc nhận tín hiệu âm thanh theo cách này. 

Do tốc độ truyền âm nhanh hơn và con đường truyền trực tiếp, não bộ có xu hướng "phiên dịch" những tín hiệu này thành âm thanh có cao độ cao hơn so với thực tế. Đó là lý do tại sao giọng nói và các âm thanh khác nghe rất khác lạ và ảo diệu khi bạn ở dưới nước.

>>> Đọc thêm tại đây: Thí nghiệm ánh sáng: Vì sao một ly nước có thể tạo ra cầu vồng bảy sắc?

Âm thanh trong nước "to hơn" hay chỉ là truyền tốt hơn?

Đây là điểm mấu chốt để trả lời câu hỏi vì sao âm thanh to hơn trong nước. Thực chất, âm thanh không tự nhiên "to lên" khi đi vào nước. Đúng hơn là nước bảo toàn năng lượng của âm thanh tốt hơn không khí rất nhiều.

Một âm thanh phát ra cách bạn 50 mét dưới nước có thể đến tai bạn với cường độ tương đương một âm thanh chỉ cách bạn 10 mét trên cạn. Nó không hẳn là "to hơn" tại nguồn phát, mà là nó "đến nơi" vẫn còn rất "to" vì ít bị suy giảm trên đường truyền. 

Bạn có thể tự làm một thí nghiệm âm thanh đơn giản bằng cách gõ hai viên đá vào nhau trên cạn và dưới nước để cảm nhận sự khác biệt rõ rệt này.

Nước là một môi trường truyền âm tuyệt vời nhờ mật độ phân tử dày đặc. Lần tới khi bạn đi bơi, hãy thử lắng nghe thế giới xung quanh. Bạn sẽ nhận ra mình đang ở trong một "phòng hòa nhạc" tự nhiên, nơi các quy luật vật lý tạo ra những trải nghiệm âm thanh độc đáo và khó quên.

>>> Chi tiết tại: Âm nhạc từ ly nước: Vì sao chúng phát ra âm thanh khi bạn xoa miệng ly?