Wetenschap
Wat voor soort seismische signalen stuurden Taylor Swift-fans tijdens een concert in Los Angeles?
Seattle heeft misschien afgelopen juli zijn eigen Swift Quake meegemaakt, maar tijdens een concert in augustus 2023 gaven de fans van Taylor Swift in Los Angeles wetenschappers veel stof tot nadenken.
Na enig debat kwam een onderzoeksteam onder leiding van Gabrielle Tepp van Caltech tot de conclusie dat het waarschijnlijk de dansende en springende bewegingen van het publiek in het SoFi Stadium waren (en niet de muzikale beats of weerkaatsingen van het geluidssysteem) die de duidelijke harmonische trillingen van het concert veroorzaakten. /P>
In hun onderzoek in Seismological Research Letters , Tepp en collega's laten zien hoe ze de seismische signatuur van individuele nummers konden identificeren en de sterkte van de trillingen van elk nummer konden bepalen.
Ze hebben zelfs een klein beetje gegevens over hoe het concert van Swift zich – seismisch gezien dus – verhoudt tot andere SoFi-concerten uit de zomer van 2023, waaronder Metallica, Beyoncé en Morgan Wallen.
De aardbeving in Seattle Swift was voor het California Office of Emergency Services aanleiding om seismische netwerkexploitanten in de staat te vragen of er interessant onderzoek zou kunnen worden gegenereerd tijdens de concertdata van Swift in augustus in Los Angeles. De collega's van Tepp hebben sterke bewegingssensoren opgezet in het SoFi Stadium, waarbij ze de gegevens analyseren die door deze apparaten zijn verzameld, samen met gegevens van nabijgelegen permanente regionale seismische netwerkstations.
Uit eerder onderzoek blijkt dat ‘concerttremor’ kan worden geregistreerd als langdurige signalen met smalbandige, harmonische frequentiepieken tussen 1 en 10 hertz. Dit soort laagfrequente signalen lijken op de harmonische trillingen die worden geregistreerd door natuurlijke bronnen zoals vulkanen en menselijke bronnen zoals treinen.
Een van de doelen van het onderzoeksteam was het vinden van een manier om de tremorsignalen van het concert uit spectrogrammen te halen. Spectrogrammen zijn grafieken die de sterkte van verschillende signaalfrequenties in de loop van de tijd weergeven. Ze worden vaak gebruikt om frequenties van geluidsgolven weer te geven, maar ze kunnen seismologen ook helpen signalen te visualiseren die zijn vastgelegd door seismometers en andere instrumenten.
Voor Tepp, die vulkanen heeft bestudeerd en tevens muzikant is, waren de concertgegevens een geweldige kans om methoden te testen voor het detecteren van seismische signalen in spectrogrammen. "Voor aardbevingen zijn ze meestal behoorlijk scherp en gemakkelijk te identificeren met golfvormen, maar als je zoiets als vulkanen hebt waar je zo'n grote verscheidenheid aan signalen hebt, kunnen spectrogrammen erg handig zijn bij het identificeren van de verschillende soorten aardbevingen." signalen," legde ze uit.
Elk Swift-nummer had een kenmerkend tremorsignaal, ontdekten de onderzoekers. Voor het concert van Swift op 5 augustus 2023 konden Tepp en collega's 43 van de 45 gespeelde nummers identificeren binnen de opgenomen spectrogrammen.
Ze berekenden ook de uitgestraalde energie van elk nummer en interpreteerden dat getal in termen van de lokale omvang van een aardbeving die dezelfde energie zou hebben uitgestraald. De nummers varieerden aanzienlijk in omvang, waarbij "Shake It Off" de grootste lokale magnitude van 0,851 had.
"Houd er rekening mee dat deze energie gedurende een paar minuten vrijkwam, vergeleken met een seconde voor een aardbeving van die omvang. Gebaseerd op de maximale schudkracht was de sterkste beving gelijk aan een aardbeving met een kracht van -2", aldus Tepp.
Maar waar kwam al die harmonische trillingen vandaan? "Mijn onderbuikgevoel was dat als je zo'n mooi harmonisch signaal hebt, het van de muziek of van de instrumenten of zoiets moest komen," zei Tepp.
In plaats daarvan ontdekten de onderzoekers dat de beste verklaring voor hun gegevens was dat de beweging van de ruim 70.000 mensen de harmonische trilling veroorzaakte. Om dit te bevestigen voerden de wetenschappers zelf enkele experimenten uit. Ze speelden liedjes op een draagbare PA-luidspreker naast een sterke bewegingssensor. Tepp sloot ook haar basgitaar aan op de luidspreker en speelde een eenvoudige repetitieve beat. Ze sprong zelfs op en neer naast de sensor terwijl ze rockte op Swift's 'Love Story'.
De experimentele gegevens bevestigden dat het beweging was en niet muziek die de harmonische trilling veroorzaakte. "Ook al was ik er niet zo goed in om op dezelfde plek te blijven (ik eindigde in een kleine cirkel rond te springen, zoals tijdens een concert), ik was verrast hoe duidelijk het signaal uitkwam," zei Tepp.
Tepp was verrast dat de basbeats "geen harmonisch signaal gaven, ook al waren ze nauwkeuriger op de maat dan mijn sprongen."
Ze denkt dat dit meer te maken heeft met de signaalvorm – de basbeats hebben een rondere, meer opkomende vorm dan de ‘piek’ van een sprong – in verhouding tot de ruimte tussen elke tel of sprong. Deze relatie "zou implicaties kunnen hebben voor de reden waarom sommige seismische signalen als harmonisch in spectrogrammen verschijnen, terwijl andere soortgelijke signalen dat niet doen."
De onderzoekers gebruikten gegevens afkomstig van de regionale seismische netwerkstations om te kijken naar de trillingen die werden veroorzaakt door de andere headliners van de zomer op SoFi. Enkele van de meest interessante gegevens kwamen van het Metallica-concert.
"Andere concerten hadden mooie, rechtlijnige harmonische signalen, maar de signalen van het Metallica-concert waren schuin en zagen er nogal raar uit", zei Tepp. "Daar hebben we nog geen goede verklaring voor."
Eén verklaring zou kunnen worden gevonden in het feit dat de beatrate van Swifts nummers niet veel varieert tussen live- en albumoptredens, maar de beatrates van Metallica "zijn overal op de kaart", merkte ze op. Video's van de concerten laten ook de verschillen zien tussen de zeer gechoreografeerde shows van Swift en de leden van Metallica die over het podium dwalen.
"De trillingssignalen zelf komen waarschijnlijk van het publiek, maar als de band de beat of snelheid van de nummers varieert terwijl ze spelen, reageert het publiek misschien anders", opperde Tepp.
Metallica had ook "de zwakste signalen in termen van de sterkste omvang van elk concert", zei ze.
"Metalfans houden veel van headbangen, dus ze stuiteren niet noodzakelijkerwijs", voegde Tepp eraan toe. "Het zou zomaar kunnen dat de manier waarop ze bewegen niet zo'n sterk signaal afgeeft."