Seattle mogło doświadczyć własnego Swift Quake w lipcu zeszłego roku, ale podczas koncertu w sierpniu 2023 r. fani Taylor Swift w Los Angeles dali naukowcom wiele do myślenia.
Po krótkiej debacie zespół badawczy kierowany przez Gabrielle Tepp z Caltech doszedł do wniosku, że to prawdopodobnie taneczne i podskakiwanie publiczności na stadionie SoFi – a nie muzyczne uderzenia czy pogłosy systemu dźwiękowego – były przyczyną wyraźnych harmonicznych drgań podczas koncertu. .
W swoim badaniu opublikowanym w Seismological Research Letters Tepp i współpracownicy pokazują, jak udało im się zidentyfikować sygnaturę sejsmiczną poszczególnych piosenek i określić siłę ich drżenia.
Mają nawet trochę danych na temat tego, jak koncert Swift wypada – pod względem sejsmicznym – w porównaniu z innymi koncertami SoFi latem 2023 r., w tym Metalliką, Beyoncé i Morganem Wallenem.
Trzęsienie ziemi w Seattle Swift skłoniło Kalifornijskie Biuro Służb Ratunkowych do zwrócenia się do operatorów sieci sejsmicznych w tym stanie z prośbą o sprawdzenie, czy podczas sierpniowych koncertów Swift w Los Angeles mogą zostać przeprowadzone jakieś interesujące badania. Współpracownicy Teppa umieścili silne czujniki ruchu na stadionie SoFi, analizując dane zebrane przez te urządzenia wraz z danymi z pobliskich stałych regionalnych stacji sieci sejsmicznej.
Poprzednie badania wykazały, że „drżenie koncertowe” można zarejestrować jako długotrwałe sygnały o wąskopasmowych szczytach częstotliwości harmonicznych w zakresie od 1 do 10 herców. Ten rodzaj sygnału o niskiej częstotliwości wygląda jak drżenie harmoniczne rejestrowane ze źródeł naturalnych, takich jak wulkany, i ze źródeł ludzkich, takich jak pociągi.
Jednym z celów zespołu badawczego było znalezienie sposobu na wyodrębnienie sygnałów wstrząsów koncertu ze spektrogramów. Spektrogramy to wykresy przedstawiające siłę różnych częstotliwości sygnału w czasie. Często wykorzystuje się je do wyświetlania częstotliwości fal dźwiękowych, ale mogą też pomóc sejsmologom w wizualizacji sygnałów rejestrowanych przez sejsmometry i inne instrumenty.
Dla Teppa, który badał wulkany i jest także muzykiem, dane z koncertu były doskonałą okazją do przetestowania metod wykrywania sygnałów sejsmicznych na spektrogramach. „W przypadku trzęsień ziemi przez większość czasu są one dość ostre i można je łatwo zidentyfikować na podstawie kształtów fal, ale gdy mamy do czynienia z czymś takim jak wulkany, z których mamy tak szeroką gamę sygnałów, spektrogramy mogą być naprawdę przydatne w identyfikacji różnych typów trzęsień ziemi. sygnały” – wyjaśniła.
Naukowcy odkryli, że każda piosenka Swifta miała charakterystyczny sygnał drżenia. Podczas koncertu Swifta, który odbył się 5 sierpnia 2023 r., Tepp i współpracownicy byli w stanie zidentyfikować 43 z 45 piosenek odtwarzanych na zarejestrowanych spektrogramach.
Obliczyli także energię wypromieniowaną każdej piosenki i zinterpretowali tę liczbę w kategoriach lokalnej siły trzęsienia ziemi, które wypromieniowałoby tę samą energię. Piosenki różniły się znacznie pod względem wielkości, a „Shake It Off” osiągał największą lokalną jasność 0,851. „Należy pamiętać, że energia ta została uwolniona w ciągu kilku minut w porównaniu do sekundy w przypadku trzęsienia ziemi o tej wielkości. Bazując na maksymalnej sile wstrząsów, najsilniejsze drżenie odpowiada trzęsieniu ziemi o magnitudzie -2” – powiedział Tepp.
Ale skąd wzięło się to całe harmoniczne drżenie? „Mam przeczucie, że jeśli masz tak ładny sygnał harmoniczny, to musi on pochodzić z muzyki, instrumentów czy czegoś takiego” – powiedział Tepp.
Zamiast tego naukowcy odkryli, że najlepszym wyjaśnieniem uzyskanych danych było to, że ruch ponad 70-tysięcznego tłumu spowodował harmoniczne drżenie. Aby to potwierdzić, naukowcy przeprowadzili kilka własnych eksperymentów. Grali piosenki na przenośnym głośniku PA obok silnego czujnika ruchu. Tepp podłączyła także swoją gitarę basową do głośnika i zagrała prosty, powtarzalny beat. Podskakiwała nawet obok czujnika, kołysząc się przy „Love Story” Swifta.
Dane eksperymentalne potwierdziły, że to ruch, a nie muzyka, powodował harmoniczne drżenie. „Chociaż nie byłem dobry w pozostawaniu w tym samym miejscu – skończyło się na tym, że skakałem w małym kółku, jak na koncercie – byłem zaskoczony, jak wyraźny był sygnał” – powiedział Tepp.
Tepp był zaskoczony, że uderzenia basu „nie dawały sygnału harmonicznego, mimo że były dokładniejsze w rytmie niż moje skoki”.
Uważa, że może to mieć więcej wspólnego z kształtem sygnału – uderzenia basu mają bardziej okrągły, bardziej wyłaniający się kształt niż „skok” skoku – w stosunku do odstępu pomiędzy każdym uderzeniem lub skokiem. Ta zależność „może mieć wpływ na to, dlaczego niektóre sygnały sejsmiczne pojawiają się na spektrogramach jako harmoniczne, podczas gdy inne podobne nie”.
Naukowcy wykorzystali dane pobrane z regionalnych stacji sieci sejsmicznej, aby przyjrzeć się wstrząsom wywołanym przez inne gwiazdy tego lata w SoFi. Jedne z najciekawszych danych nadeszły z koncertu Metalliki.
„Inne koncerty miały ładne, proste sygnały harmoniczne, ale sygnały z koncertu Metalliki były pochylone i dziwnie wyglądały” – powiedział Tepp. „Nie mamy jeszcze na to dobrego wyjaśnienia”.
Jednym z wyjaśnień może być fakt, że tempo rytmu piosenek Swifta nie różni się zbytnio pomiędzy występami na żywo i występami na albumie, ale tempo rytmu Metalliki „są wszędzie na mapie” – zauważyła. Filmy z koncertów uwypuklają również różnice między występami Swifta z bogatą choreografią a wędrującymi po scenie członkami Metalliki.
„Sygnały drżenia prawdopodobnie pochodzą od publiczności, ale jeśli zespół zmienia rytm i tempo utworów w miarę upływu czasu, być może publiczność reaguje inaczej” – zasugerował Tepp.
Metallica „miała także najsłabsze sygnały z każdego koncertu pod względem największej mocy” – powiedziała.
„Fani metalu bardzo lubią machać głowami, więc niekoniecznie podskakują” – dodał Tepp. „Może być tak, że sposób, w jaki się poruszają, nie tworzy tak silnego sygnału”.