Как би изглеждало небето, ако можехме да виждаме в инфрачервения спектър? В зависимост от дължината на вълната може да видите само водната пара във въздуха. На какво мирише Луната? На барут според астронавтите. А има ли звук в Космоса?
Отговорът, както винаги, е много по-интересен от едно просто да или не. В междупланетното, междузвездното или междугалактическото пространство няма звук, който да чуваме. От фантастичните филми за пришълци всеки знае, че в Космоса никой не може да те чуе да крещиш. Ако обаче говорим за звук като цяло, извън сетивата на хората, които могат да чуят, тогава Космосът определено има звуци – и някои от тях са абсолютно умопомрачителни, пише IFLScience.
Как звукът може да пътува в Космоса?
Звукът е вибрация, разпространяваща се през среда като вълна. Не може да се разпространява през перфектен вакуум – наистина абсолютна празнота, в която липсва каквото и да било, включително частици – защото няма през какво да пътува. Космосът със сигурност е вакуум, но не е идеален. Слънцето непрекъснато изпуска частици. Този поток е известен като слънчев вятър и има изключително ниска плътност. Въпреки че има приливи и отливи, в зависимост от активността на Слънцето, учените изчисляват между 3 и 10 частици на кубичен сантиметър в орбитата на Земята. Дори на върха на Еверест има плътност от милиарди трилиони частици.
Докато плътността в междупланетното пространство е ниска, вълните все пак се разпространяват навсякъде. Космическите мисии на „Вояджър“ вече напуснаха Слънчевата система, но тяхното десетилетно пътуване между планетите им е позволило да измерят вълните, разпространяващи се през плазмата, освободена от Слънцето като слънчев вятър.
Хрипът на Сатурн и ревът на Юпитер: музиката на Космоса
Когато слънчевият вятър се освобождава от Слънцето, той е изключително горещ и се движи с висока скорост. Докато се разширява навън, той се охлажда и има по-ниска плътност. Както споменахме, звуковите вълни са просто вълни, които се движат през среда и междупланетната плазма може да бъде такава среда. В орбитата на Земята, на 150 милиона километра от Слънцето, скоростта на звука е около 50 километра в секунда.
Плазмата и скоростта на звука
Плазмата е мястото, където конвенционалната мъдрост за звуковите вълни почти излиза през прозореца. Със сигурност знаете, че звукът се разпространява по-бързо в течност, отколкото в газ, и по-бързо в твърди вещества, отколкото в течности. Класически пример е да сравните въздух (около 340 метра в секунда), вода (1480 метра в секунда) и желязо (5120 метра в секунда). Но в сравнение с плазмата тези скорости са ниски.
Причината за разликата е, че можете да интерпретирате звуковите вълни като смущения в налягането, движещи се в среда. Без да навлизаме в математиката, скоростта на звука ще зависи от налягането и ще бъде обратнопропорционална на плътността. Така че имате нещо, което е голямо (горещо), разделено на нещо, което е малко (плътност), което прави скоростта на звука през плазмата много по-голямо число.
Но въпреки че скоростта на звука в плазмата е голямо число, слънчевият вятър се движи по-бързо. Частиците във вятъра се движат с различни скорости от около 200 до 750 километра в секунда. Така че слънчевият вятър по своята същност е свръхзвуков, което в крайна сметка създава някои забавни ефекти в цялата Слънчева система. Нещо доста хубаво е, че плазмените вълни, които пристигат на Земята от Слънцето, имат честота в звуковия спектър, която варира от около 20 херца до 20 килохерца.
Това означава ли, че можем да чуем звука на тези вълни? Ами не точно. „Има твърде малко плазма, за да чуем звука директно“, казва д-р Найджъл Мередит, изследовател на космическото време в Британското антарктическо проучване. Но тези вълни имат ефект върху Земята, който ни позволява да ги чуем.
„Интересно е, защото когато слизат на Земята, те се насочват от магнитното поле на Земята високо в йоносферата и се преобразуват в радиовълни – обяснява д-р Мередит. – Така че имаме това преобразуване от плазмата в радиовълни и след това ги преобразуваме обратно в звук. Честотите на тези вълни не се променят, а само средата, в която пътуват.“
Да чуеш раждането на звезда
Плазмените вълни се срещат навсякъде във Вселената, където има плазма. И като се има предвид, че плазмата е най-разпространеното състояние на материята във Вселената, това означава, че те са навсякъде. Скоростта на звука в междузвездната среда (газът, който съществува в пространството между звездите) и плазмените турбуленции, присъстващи в този газ, имат огромно значение за раждането на звезди.
Звездите се раждат в големи молекулярни облаци. Газът в облаците се охлажда с времето. Регионите, където е по-хладно, са по-плътни и когато преминат определена плътност, те се свиват под собствената си гравитация в звезда. Скоростта на звездообразуване в големи молекулярни облаци е доста неефективна. Само 1 процент от газа се превръща в звезди и астрономите смятат, че това се дължи на турбуленция – хаотичните промени в наляганията и скоростите на въпросната среда. Чрез измерване на тези движения и скоростта на звука в плазмата учените могат да преценят колко нови звезди се раждат.
Но звуците не спират, след като звездите се родят. Вътрешността на звездите е пълна с вълни, движещи се със звукова скорост, точно както земетресенията се разпространяват през Земята. Астеросеизмологията всъщност използва тези трептения за изследване на вътрешността на звездите. Цигулката звучи като цигулка поради формата си и звездите също имат уникални звуци. Учените могат да измерват тези звуци, като гледат малки промени в яркостта на звездата. Резонансните трептения предизвикват малки, но значителни промени в количеството светлина, което получаваме от звезда.
Този подход може да се използва за измерване на масата и възрастта на звезда. Това е изключително полезно, тъй като възрастта и масата на звездата имат значение както в контекста на отделна звезда, така и за това как разглеждаме свойствата на звездите като група. Астеросеизмологията е инструмент, който може буквално да отиде още по-дълбоко: различни вибрации могат да достигнат слоеве на различни дълбочини, предоставяйки начин за разбиране на вътрешните свойства на звездите. Подобни техники могат да бъдат приложени дори към Слънцето.
Най-дълбоката нота в Космоса
Ако тези слънчеви вибрации не са достатъчни като звук за вас, не се притеснявайте. Има нещо там, което може да произведе истински музикални ноти: свръхмасивни черни дупки. Както купът Дева, така и купът Персей имат централна галактика с активна свръхмасивна черна дупка, която е генерирала мехурчета от плазма, движещи се близо до скоростта на светлината. Тези вълни са концентрични, разположени на милиони години. В случая с купа Персей нотата е си бемол. ВИЖТЕ ОЩЕ: Гигант произвежда най-ниската музикална нота във Вселената (АУДИО)
Не можем да споменем черните дупки, без да споменем сливанията и гравитационни вълни. Това също са вибрации (на самото пространство-време, а не на среда), които физиците са озвучили като чуруликане. Различните типове събития за сливане имат различни чуруликания.
Можем ли да чуем звуци в Космоса?
Това все пак е въпрос на местоположение, но и на атмосферен състав. Ако за момент приемем, че можем да оцелеем при адските температури, киселинните условия или невероятното налягане, това ни дава широк набор от места в Слънчевата система, където бихме могли да отидем и да открием извънземни звуци. Всички планети (с изключение на Меркурий) и луната на Сатурн Титан имат значителна атмосфера. Ако разгледаме само планетите гиганти, Уран и Нептун ще имат по-ниска скорост на звука от Сатурн и Юпитер.
Това е така, защото са по-студени. Изследователите смятат, че изпращането на сонда с микрофон към планетите всъщност може да даде представа за различните слоеве поради промените в скоростта на звука. Не е планирана такава мисия, но микрофони са били използвани на планети от земен тип.
Мисиите от съветската ера „Венера“ 13 и 14 са разполагали с инструменти за измерване на звуковите вълни на Венера в началото на 80-те години на миналия век, което е помогнало за измерване на скоростта на вятъра на планетата. Марсоходът на НАСА Perseverance също има микрофон, който е използван за измерване на звука от неговите лазери и дори за първия по рода си звук от прашен дявол. Интересното е, че благодарение на инструмента изследователите са успели да оценят скоростта на звука на Марс и тя е малко по-ниска от тази на Земята.
Чуйте как звучи спътник на Юпитер
Звуците там се движат с около 240 метра в секунда. Но на Марс има особен ефект. Поради това, че атмосферата му е направена почти изключително от въглероден диоксид и при ниско налягане, се случва нещо странно, ако звуците са над 240 херца (точно под средното C на пиано). Молекулите CO2 не могат да отпуснат своите вибрации и скоростта на звука е с 10 метра в секунда по-висока за тези шумове.
Звукът може да не е най-полезното от нашите сетива, когато става въпрос за изследване на Космоса, но Вселената е пълна с тези вълни, независимо дали можем да ги чуем, или не.
