Artículo especial sobre la acústica de Chichen Itzá

Post 123 - 16 de Abril de 2008 - Categoría: Acústica arquitectónica.

Hoy tenemos una exclusiva que nos hace mucha ilusión poder presentar. Un artículo escrito para Acusticaweb por el investigador Jorge Antonio Cruz Calleja, de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UC, México DF, donde nos expondrá sus últimos hallazgos en Chiche Itzá.

Existen varios efectos acústicos que se presentan en la zona arqueológica de Chichen Itzá. Algunos de ellos son conocidos desde hace casi un siglo, otros tienen su descubrimiento en fechas recientes, pero su explicación científica es un hecho que se ha dado no más de diez años atrás. Aunque es de nuestro conocimiento que los antiguos mayas fueron grandes astrónomos, músicos, arquitectos, matemáticos, etc., por la falta de pruebas escritas es difícil determinar si los efectos fueron diseñados o son efectos casuales debido a la forma y dimensión de los templos en los que estos se presentan. Los fenómenos se presentan en la estructura de dos templos:

La gran cancha del juego de pelota
La pirámide de Kukulcan

Los fenómenos presentes son:

La perfecta comunicación acústica en el juego de pelota entre el templo norte y el templo sur.
El eco en forma de chirrido producido en las escalinatas de la pirámide de kukulcan.
El efecto de la gota de agua presente en las escalinatas de la pirámide de kukulcan.
El eco flotante creado entre los muros de la cancha del juego de pelota.

He resumido los dos primeros en este post pero podéis leerlos todos bajándoos el artículo completo.

Comunicación acústica entre los templos Norte y Sur

La acústica de la cancha del juego de pelota es asombrosa, permite la comunicación entre dos personas hablando, a una distancia aproximada de 160 metros. El fenómeno es conocido desde principios de siglo, cuando comenzó a ser restaurada la estructura de la cancha. El Dr. Sylvanus Morley quien estuvo a cargo de las investigaciones arqueológicas en el sitio entre 1923 y 1925, en representación de la Institución Carnegie, encontró otro uso no muy común para el lugar; para recibir a sus invitados, los sirvientes colocaban el fonógrafo en el extremo norte de la cancha, y otros sirvientes acomodaban en el extremo sur a los huéspedes. Durante la noche, con una brisa leve, eran reproducidas las obras de Beethoven o Brahms, creando un efecto misterioso.

En 1931 Leopold stokowski de la Orquesta Sinfónica de Filadelfia fue uno de los invitados, paso 4 días en el lugar tratando de descubrir los principios físicos que provenían de tal fenómeno acústico, con objeto de aplicarlos a un teatro al aire libre que él estaba diseñando, sin poder lograrlo. Pasaron las horas colocando el fonógrafo en diversas posiciones en la estructura para determinar las superficies reflectantes. Teóricamente, la estructura debía tener una acústica pobre, pero como se sabe, no es así. Intuimos que el nivel de ruido de fondo es bajo y que la piedra calcárea con que está construido el recinto tiene buenas propiedades reflectantes, pero su principal baza es su especial geometría y distribución de superficies. El recinto tiene un sistema de refuerzo sonoro a través de las paredes laterales, que concentran la energía en las partes centrales de las paredes norte y sur.

A través del gráfico observamos como las ondas emitidas desde la pared sur, en formas de rayos sonoros, quedan atrapados en las paredes laterales y conducen el mensaje hacia la pared norte. El decrecimiento de este mensaje sigue la regla teórica del decrecimiento sonoro al aire libre, pero al acercarse al templo opuesto, esto deja de ser cierto, el nivel se incrementa en aproximadamente 6dB SPL, lo que indica que existe el mecanismo por el cual las ondas sonoras son reforzadas al extremo contrario de la cancha de donde se emite el sonido.

Además todas las reflexiones provenientes de las paredes paralelas de la cancha del juego de pelota son primeras reflexiones, es decir tienen una diferencia de llegada menor a 35 milisegundos con respecto a la señal directa y por tanto ayudan al refuerzo sonoro del mensaje.

El hecho de que las murallas que rodean al templo norte y sur son de altura menor a las paredes paralelas de la cancha, evitan que los rayos que caen en esta zona provenientes del templo norte o el templo sur sean devueltos o reflejados a la cancha, evitando así reflexiones no deseadas y por tanto interferencia.

En mi opinión el efecto no fue una intención inicial en el diseño de la construcción, ya que la estructura original se limitaba a los dos grandes muros paralelos con sus respectivas escalinatas y a las murallas en formas de C; los templos Norte, Sur y el anexo de los Tigres son modificaciones posteriores. Esto indica que el fenómeno pudo ser observado posteriormente a la construcción de la estructura inicial y con esto la implementación de las modificaciones que permitieran utilizarlo.

El eco en la escalinata de la pirámide de Kukulcan

En la pirámide de Kukulcan, al generar un aplauso frente a una de sus escalinatas se genera un eco que no corresponde exactamente al sonido del aplauso, se produce un sonido parecido a un chirrido. Cabe mencionar que el fenómeno se presenta en otros sitios precolombinos, como Teotihuacán, y que por lo tanto es difícil afirmar que tal fenómeno haya sido diseñado a propósito por los constructores de la pirámide, o que simplemente sea un hecho casual.

El eco generado al frente de la escalinata de la pirámide de Kukulcan dista mucho de ser un eco normal, debido a que en este caso el impulso choca y se ve reflejado por una superficie periódica, la cual provoca que el sonido llegue con diferencia de tiempo.

La primera reflexión se deberá al primer escalón de la escalera, y las ultimas debido a los escalones superiores. La llegada de una onda sonora debido a dos escalones contiguos provoca interferencia de las ondas sonoras debido a que se reflejan en la escalinata y tienen un desfasamiento en el tiempo, por lo que para ciertas frecuencias la señal se verá reforzada y para otras cancelada. Como la diferencia de trayectoria varía, pues cada vez la onda viaja en un ángulo diferente, la frecuencia reforzada es diferente, siendo esta cada vez más pequeña, proporcionalmente a la diferencia de distancia entre las trayectorias. Esto explica porque solo se refuerzan ciertas frecuencias comportándose la escalinata como un filtro acústico y porque se forman las curvas de difracción.

El eco y el canto de Quetzal

David Lubman asegura que el eco generado es muy semejante al canto del Quetzal. A él se debe el nombre de la cola del Quetzal dado al fenómeno en el año de 1998. Anteriormente los guías de turistas mostraban el fenómeno diciendo que Quetzalcóatl contestaba a la palmada generada, a través de un eco, pero no mencionaban que se tratase del canto de un Quetzal.

Por lo general la forma de excitación utilizada para la formación del eco es batiendo las palmas de las manos, la utilización de otro tipo de fuentes permite demostrar, que el eco generado tiene una fuerte dependencia con el sonido que lo provoca, por lo que el eco generado por otro tipo de fuentes difiere en su contenido de frecuencias y no se parece al canto del Quetzal.