Czy dźwięk podróżuje w kosmosie
Bitwy kosmiczne w filmach są hałaśliwe, a wybuchy i wybuchy uderzają w statki. Ale czy dźwięk naprawdę podróżowałby w kosmosie? Prostą odpowiedzią jest: nie. Ale jest w tym coś więcej.

Co to jest dźwięk?
Dźwięk jest rodzajem energii. Powstaje, gdy coś wibruje. Cokolwiek wytwarza wibrację, takie jak twój głos, to źródło dźwięku. Dźwięk oddala się od źródła przez powietrze lub inny materiał.

Cząsteczki powietrza wirują z dużą prędkością, więc ogólnie są dość równomiernie rozłożone. Ale co, jeśli zdecydujesz się grać na gitarze? Struny wibrują. Gdy sznurek przesuwa się na zewnątrz, popycha znajdujące się w pobliżu cząsteczki powietrza. Tworzy to obszar, w którym cząsteczki są gęstsze. Kiedy sznurek cofa się, pozostawia obszar z mniejszą ilością cząstek, więc jest mniej gęsty.

Wibracja rozprzestrzenia się na zewnątrz, ponieważ obszary naprzemiennie wysokiej i niskiej gęstości zmieniają gęstość cząsteczek obok siebie i tak dalej. Tutaj pokazano sposób zmiany gęstości w miarę przemieszczania się fali dźwiękowej. Różne gęstości powodują niewielkie zmiany ciśnienia powietrza i nasze uszy są na nie wrażliwe. Nasz mózg interpretuje je jako dźwięki.

Częstotliwość dźwięku mówi nam, jak często dochodzą fale. Im niższa częstotliwość, tym niższa wysokość. Najniższy dźwięk wykrywany przez ludzkie ucho to dwadzieścia fal na sekundę.

Bitwy kosmiczne - głośne czy ciche?
Ponieważ dźwięk potrzebuje cząstek do przenoszenia wibracji, nie może przenosić się przez próżnię. Ta demonstracja pokazuje, co dzieje się z dzwonkiem dzwonu w słoiku, gdy powietrze jest wypompowywane. Gdy powietrze wychodzi, dźwięk staje się coraz cichszy. Nie mogą wydobyć całego powietrza, więc możesz usłyszeć słaby dźwięk, który staje się głośniejszy, gdy wpuszczają powietrze z powrotem.

Gdybyśmy oglądali bitwę kosmiczną, nie usłyszelibyśmy eksplozji po uderzeniu statku - chyba że w nim byliśmy! W takim przypadku dźwięk może przenikać przez kadłub, a powietrze w środku przenosi go dalej.

Astronauci
Ponieważ Księżyc nie ma atmosfery, astronauci na powierzchni komunikują się drogą radiową. Fale radiowe są promieniowaniem elektromagnetycznym podobnym do światła, więc nie potrzebują cząstek do ich przenoszenia. Gdyby dwóch astronautów było blisko siebie, mogliby rozmawiać bezpośrednio, dotykając hełmów, aby przenieść dźwięk. Robią to podwodni nurkowie w hełmach.

Noisy Sun
Wibracja jest dźwiękiem, a Słońce cały czas wibruje. Drgania te powstają w wyniku konwekcji tuż pod powierzchnią Słońca. Konwekcja to sposób, w jaki ciepło przemieszcza się w płynie (cieczy lub gazie). Wzrasta cieplejszy, mniej gęsty materiał, a chłodniejszy, gęstszy materiał tonie. Konwekcja to sposób, w jaki woda wrze na kuchence. Duże bąbelki unoszą się i pękają, gdy uderzają o powierzchnię, a woda bardzo się porusza.

Coś podobnego dzieje się na Słońcu, ale nie słyszymy tego. Fale dźwiękowe nie docierają do nas w przestrzeni kosmicznej, a częstotliwość jest zbyt niska dla ludzkich uszu. Jednak ruchy wibracji można wykryć za pomocą specjalnego instrumentu w statku kosmicznym SOHO (Solar and Heliospheric Observatory).

Czy przestrzeń kosmiczna jest próżnią?
Wiemy, czym jest dźwięk, więc zastanówmy się teraz, czym jest próżnia. Idealna próżnia nie zawierałaby cząstek. Nie wiemy o żadnym z nich. Nawet najlepsza próżnia laboratoryjna na Ziemi ma kilkaset cząstek na centymetr sześcienny. Może to zabrzmieć dużo, ale pamiętaj, że tak niezwykle małe cząsteczki. Każdy centymetr sześcienny powietrza, którym oddychasz, zawiera około trzydziestu kwintylionów cząstek. (To 3, po których następuje 19 zer!) Nawet w przestrzeni między gwiazdami jest około pięciu cząstek w każdym centymetrze sześciennym, a więcej jest w mgławicach.

Śpiewająca czarna dziura
Widzieliśmy, że fale akustyczne (dźwiękowe) Słońca nie docierają bardzo daleko, ale same wibracje można wykryć wizualnie. Jednak w 2003 r. Zespół astronomów z Cambridge w Anglii zaobserwował fale ciśnienia - zasadniczo fale dźwiękowe - pochodzące z czarnej dziury w gromadzie galaktyk Perseus w odległości około 250 milionów lat świetlnych.

Czarna dziura nie zasysa materii jak ktoś pijący przez słomkę. Gaz i inne materiały krążą wokół niego na dysku akrecyjnym i spiralnie przechodzą w czarną dziurę. Ze względu na swoją silną grawitację występuje silne ogrzewanie cierne, które uwalnia energię w postaci promieni rentgenowskich. Zespół Cambridge obserwował ten region za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra.

Energia z czarnej dziury ogrzewa pobliski gaz, dzięki czemu jest on mniej gęsty niż reszta gazu w gromadzie. Czasami fala cząstek energetycznych jest uwalniana do gazu, powodując równowartość fali dźwiękowej. Fale te ukazują się jako ogromne fale w gazie o średnicy 30 000 lat świetlnych. Na tym zdjęciu NASA widać zmarszczki gazu. Astronomowie wykorzystali fale, aby obliczyć częstotliwość fali. Czarna dziura śpiewa tylko jedną nutę: B-flat, który jest o 57 oktaw niższy niż środek fortepianu C. Jego częstotliwość wynosi jedną na 10 milionów lat, niewyobrażalnie znacznie poniżej naszego progu słyszenia.

Czy dźwięk może podróżować w kosmosie?
Podsumowując tak. W przestrzeni kosmicznej jest dźwięk w postaci bardzo wolno poruszających się fal akustycznych. Gęstość cząstek zmienia się w przestrzeni, ale nie ma idealnej próżni. Możemy wykryć fale za pomocą teleskopów.

Ale nie, nie słychać żadnego dźwięku dźwięk mamy na myśli coś, co możemy usłyszeć lub wykryć za pomocą czułego mikrofonu. Eksplozje kosmiczne byłyby ciche.

Odniesienie:
Niels Marquardt, „Wprowadzenie do zasad fizyki próżni” //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

Instrukcje Wideo: Piękne dźwięki z kosmosu i muzyka gwiazd (Marzec 2024).