Da dove viene il suono che sentiamo all'interno di una conchiglia?
È un'esperienza indimenticabile sentire il sussurro del mare quando portiamo all'orecchio una bellissima conchiglia che abbiamo trovato sulla spiaggia. È senza dubbio affascinante ed enigmatico finché non viene scoperto il fondamento fisico che lo spiega.
Per condividere la risposta all'enigma del “rumore del mare nella conchiglia”, cominciamo col descrivere la famiglia dei gasteropodi. Sono molluschi dotati di esoscheletro, zona cefalica (testa) e zona muscolare ventrale. Possono avere habitat terrestri o marini.
I gasteropodi includono specie popolari come quelle appartenenti alla famiglia degli Strombidae, che ricevono il nome comune di lumache marine o lumache.
La copertura rigida e dura delle conchiglie è chiamata conchiglia. Ha una forma a spirale, è fatto di carbonato di calcio e può avere colori vivaci e brillanti, ed è ciò che associamo al fenomeno sonoro che descriveremo.
Il mormorio viene dall'ambiente
Le nostre orecchie captano una grande quantità di onde sonore che provengono non solo dall'esterno, ma anche dall'interno del nostro corpo. Il cervello è in grado di “interpretare” come suoni i segnali elettrici che convertono le vibrazioni che si diffondono nell'aria e raggiungono il timpano.
Tornando alla conchiglia, la prima cosa è capire che l'interno della conchiglia, ritorto e con l'interno di vetro, si comporta come una cavità risonante.
Quello che conosciamo come “rumore bianco” – cioè la miscela di tutti i suoni ambientali – rimbalza all’interno della conchiglia (dove è presente l’aria) e produce onde di risonanza, che si scontrano continuamente con le pareti interne. Alcune di queste onde vengono “silenziate” o cancellate ed altre vengono amplificate, a seconda della forma e delle dimensioni della zona in cui impattano. Queste onde sono quelle che escono dalla conchiglia ed entrano nelle nostre orecchie, e sono ciò che il nostro cervello interpreta come il suono delle onde del mare.
La fisica della risonanza in poche parole
In fisica la risonanza viene descritta come l'aumento di ampiezza di un'onda che si verifica quando la frequenza di una forza applicata periodicamente è pari alla frequenza del sistema su cui agisce.
Alla fine del XIX secolo, il fisico tedesco Hermann Helmholtz elaborò la sua teoria nota come “battito del vento” o risonanza di Helmholtz, che descrive l'effetto della risonanza dell'aria all'interno di una cavità.
Sulla base del principio concettualizzato dallo scienziato tedesco, vediamo cos'è un risuonatore di Helmholtz, il dispositivo in grado di selezionare frequenze specifiche di un suono complesso e di amplificarle.
Risonatore di Helmholtz
È costituito da un contenitore di materiale rigido e di forma quasi sferica, con un collo costituito da un foro nella parte superiore e da un'apertura più grande nell'altro lato.
Quando l'apertura del collo del risonatore viene posizionata nell'orecchio, la maggior parte dei suoni presenti nell'aria circostante verranno ovattati e gli altri verranno amplificati.
La conchiglia dei gasteropodi funziona come un risonatore di Helmholtz. Il mistero del mare all'interno della conchiglia è stato allora svelato.