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¿Cómo llega el sonido de un fuego artificial hasta nuestro cerebro?

Categoría: El cuerpo

En las fiestas de un pueblo, el cielo se ilumina de golpe y, unos segundos después, llega el «¡bum!». La respuesta corta tiene tres partes: el sonido es una onda que empuja una porción de aire contra la siguiente, una tras otra, a unos 340 metros por segundo [1]; dentro del oído esa onda mueve el tímpano, tres huesecillos y un líquido, hasta convertirse en señales para el nervio [3]; y además existe un segundo camino, que va por los huesos del cráneo. Lo interesante viene después: qué viaja en realidad por el aire, cómo la diferencia de una fracción de segundo entre tus dos oídos ayuda a saber de dónde viene el ruido y por qué tu propia voz grabada te suena rara.

1. Por qué el estallido de un fuego artificial llega después de la luz

La luz de la explosión llega a tus ojos casi al instante. El sonido, en cambio, avanza por el aire a unos 340 metros por segundo. El servicio meteorológico de Japón explica que la luz recorre unos 300 000 kilómetros por segundo, casi un millón de veces más rápido que el sonido; por eso, con un trueno o con fuegos artificiales, la luz se ve primero y el ruido se oye después [1].

Esa diferencia sirve para estimar distancias. Si cuentas tres segundos entre el destello y el estallido, el sonido ha viajado unos 340 × 3 = 1020 metros: la explosión está a más o menos un kilómetro. Es solo una estimación, porque los 340 metros por segundo son una cifra aproximada: la velocidad del sonido depende del gas por el que viaja y de su temperatura [2].

2. Qué es lo que viaja por el aire cuando oímos un sonido

No es el aire de la explosión el que llega hasta ti. Según la NASA, la velocidad del sonido es la velocidad con que se transmite una pequeña perturbación a través de un medio, y en un gas esa perturbación pasa de molécula en molécula mediante choques [2]. Las moléculas se quedan casi en su sitio; lo que avanza es el «empujón».

Una forma sencilla de imaginarlo es la ola que hace el público en un estadio: nadie se desplaza por las gradas, cada persona solo se levanta y se sienta, y aun así la ola da la vuelta entera. Es una comparación, y tiene un límite: en la ola de un estadio la gente se mueve hacia arriba y hacia abajo mientras la ola avanza de lado, mientras que en el sonido las moléculas se juntan y se separan en la misma dirección en la que avanza la onda. Por eso el sonido necesita algo que se pueda empujar, como el aire.

La NASA añade un detalle que sorprende: el «sonido» como tal es una sensación que se crea en el cerebro a partir de las señales del oído interno [2]. Lo que viaja por el aire es la perturbación; el cerebro la convierte en «bum». Veamos cómo.

3. Qué camino sigue el sonido dentro del oído hasta el cerebro

El Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación de Estados Unidos (NIDCD) describe el recorrido así [3]:

  • Las ondas entran por el oído externo y viajan por el conducto auditivo hasta el tímpano.
  • El tímpano vibra y pasa la vibración a tres huesecillos diminutos del oído medio: martillo, yunque y estribo. Ellos amplifican la vibración.
  • La vibración llega a la cóclea o caracol, una estructura con forma de caracol llena de líquido, en el oído interno. Al agitarse el líquido, se forma una onda a lo largo de una membrana, y las células ciliadas que están sobre ella se mueven con la onda. Las que están cerca del extremo ancho del caracol (su base) detectan los sonidos más agudos.
  • Las células ciliadas convierten el movimiento en señales eléctricas, y el nervio auditivo las lleva al cerebro.

En resumen: aire, tímpano, huesecillos, líquido, señal eléctrica y cerebro. Este es el camino «normal», el que llamamos conducción aérea.

4. Por qué tener dos oídos ayuda a saber de dónde viene el sonido

Si el estallido viene de tu derecha, llega primero al oído derecho y un poquito después al izquierdo. Un manual de ecología acústica de la Universidad Simon Fraser (Canadá) indica que el retraso máximo entre los dos oídos, para un sonido que sale justo de un lado de la cabeza, es de alrededor de 0,6 milisegundos; el oído puede detectar diferencias de hasta unos 30 microsegundos [4].

Un cálculo propio da una idea de lo pequeño que es: si el sonido tarda 0,0006 segundos más en llegar al otro oído, recorre unos 20 centímetros más (340 m/s × 0,0006 s ≈ 0,2 metros), más o menos la distancia entre tus oídos. La misma fuente explica que, para sonidos graves, el cerebro usa sobre todo la diferencia de tiempo entre los dos oídos, es decir, el momento exacto en que cada uno recibe la onda (la fase), y que, por encima de unos 1500 hercios, cuenta más la diferencia de intensidad [4].

5. Por qué el sonido también llega por los huesos del cráneo y por qué tu voz grabada suena distinta

Hay un segundo camino. La conducción ósea es la transmisión del sonido al oído interno a través de los huesos del cráneo, de modo que algo se puede percibir aunque el conducto auditivo esté tapado [5]. Es la base de los auriculares de conducción ósea.

Cuando hablas, te oyes por los dos caminos a la vez: el aire que sale de tu boca y entra por tus oídos, y la vibración que viaja por tu cabeza. Una grabación, en cambio, recoge solo el sonido que viajó por el aire. Las enciclopedias suelen explicar con esto que la voz grabada no suene como la que crees tener, y señalan que el cráneo conduce mejor los sonidos graves, de modo que muchas personas se oyen por dentro más graves y llenas que como las oyen los demás [5] [6]. Ten en cuenta que esta explicación aparece en enciclopedias y no la pude contrastar con un artículo científico; además, a algunas personas su grabación no les extraña nada, y eso también es normal.

6. Cómo comprobar los dos caminos en casa

Estas pruebas son seguras y se hacen mejor con alguien de la familia:

  • Tu voz grabada: graba con el teléfono un «buenos días» o una canción corta y escúchala. ¿Te suena igual que cuando hablas? Anota qué cambia. Si no notas nada, también es un resultado válido.
  • El tarareo: haz «mmm» y tápate suavemente los oídos con las palmas de las manos. No metas los dedos ni ningún objeto en el oído. Si el sonido sigue ahí, aunque cambie, es una pista de que te llega por otro camino además del aire.
  • Contar segundos: en la próxima fiesta con fuegos artificiales, desde un lugar indicado para el público y junto a una persona adulta, cuenta los segundos entre la luz y el sonido y multiplica por 340. Si es una tormenta, hazlo siempre desde dentro de un edificio.

Si quieres seguir leyendo, las páginas del NIDCD sobre cómo oímos [3] y la explicación de la NASA sobre la velocidad del sonido [2] son buenos puntos de partida.

Fuentes

Se leyeron los extractos que devuelve la herramienta de lectura; en varias páginas el texto estaba truncado, así que no se leyeron completas. Los datos principales (340 m/s, camino del oído, 0,6 ms) se contrastaron entre al menos dos fuentes institucionales o equivalentes. La conducción ósea y la voz grabada se apoyan solo en enciclopedias.

  1. Servicio Meteorológico de Japón (JMA), sección infantil, «¿Por qué hay una diferencia entre el relámpago y el sonido del trueno?» (en japonés). https://www.jma.go.jp/jma/kids/kids/faq/a3_16.html (Leída completa. Sonido unos 340 m/s, luz unos 300 000 km/s, y la misma idea para los fuegos artificiales.)
  2. NASA Glenn Research Center, «Speed of Sound» (en inglés). https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/speed-of-sound-interactive/ (Solo el principio de la página; el texto estaba truncado. Perturbación transmitida por choques entre moléculas; la velocidad depende del gas y la temperatura; el sonido como sensación del cerebro.)
  3. NIDCD (NIH, Estados Unidos), «How Do We Hear?» (en inglés; hay versión en español en el mismo sitio). https://www.nidcd.nih.gov/health/how-do-we-hear (Extracto con el camino completo del sonido hasta el nervio auditivo; la parte final del texto estaba truncada.)
  4. Simon Fraser University, Handbook for Acoustic Ecology, «Binaural Hearing» (en inglés). https://www.sfu.ca/sonic-studio-webdav/cmns/Handbook/Binaural_Hearing.html (Extracto: retraso máximo de unos 0,6 ms, 30 microsegundos detectables, diferencia de fase en graves e intensidad por encima de 1500 Hz. El cálculo de 20 cm es propio.)
  5. Wikipedia (inglés), «Bone conduction». https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_conduction (Solo el inicio. Fuente enciclopédica, no primaria: se usa con cautela para la definición y para la voz grabada.)
  6. Wikipedia (español), «Conducción ósea». https://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_%C3%B3sea (Solo el inicio. Coincide con la versión en inglés en que el cráneo conduce mejor los graves; no es una fuente primaria.)