Звук путешествует в пространстве

• April 26, 2024

Космические сражения в фильмах - шумные дела со взрывами и взрывами, поражающими корабли. Но будет ли звук действительно путешествовать в пространстве? Простой ответ - нет. И все же это еще не все.

Что такое звук?
Звук - это вид энергии. Это происходит, когда что-то вибрирует. Все, что производит вибрацию, например, ваш голос, является источник звука. Звук удаляется от источника через воздух или какой-либо другой материал.

Молекулы воздуха кружатся на большой скорости, поэтому в целом они довольно равномерно распределены. Но что, если вы решите играть на гитаре? Струны вибрируют. Когда нить движется наружу, она сближает молекулы воздуха, находящиеся рядом. Это создает область, где молекулы более плотные. Когда нить движется назад, она оставляет область с меньшим количеством частиц, поэтому она менее плотная.

Вибрация распространяется наружу, потому что области чередующейся высокой и низкой плотности изменяют плотность молекул рядом с ними и так далее. Способ изменения плотности при перемещении звуковой волны показан здесь. Различная плотность вызывает небольшие изменения в давлении воздуха, и наши уши чувствительны к ним. Наш мозг интерпретирует их как звуки.

Частота звука говорит нам, как часто приходят волны. Чем ниже частота, тем ниже высота звука. Самый низкий звук, который обнаруживает человеческое ухо, составляет двадцать волн в секунду.

Космические сражения - шумно или тихо?
Поскольку звук нуждается в частицах, чтобы нести вибрацию, он не может путешествовать в вакууме. Эта демонстрация показывает, что происходит с кольцом колокола в банке, когда воздух откачивается. Когда воздух выходит, звук становится слабее. Они не могут выдохнуть весь воздух, поэтому вы можете услышать слабый звук, который становится громче, когда они пропускают воздух обратно.

Если бы мы наблюдали космическое сражение, мы не услышали бы взрыв, когда корабль был сбит - если бы мы не были в нем! В этом случае звук может пройти через корпус, и воздух внутри будет нести его дальше.

Космонавты
Поскольку на Луне нет атмосферы, астронавты на поверхности общаются по радио. Радиоволны - это электромагнитное излучение, подобное свету, поэтому им не нужны частицы для их переноса. Если два астронавта были близко друг к другу, они могли бы говорить напрямую, касаясь шлемов, чтобы передать звук. Подводные дайверы в шлемах делают это.

Шумное солнце
Вибрация - это звук, а Солнце все время вибрирует. Эти вибрации создаются конвекцией прямо под поверхностью Солнца. Конвекция - это способ распространения тепла в жидкости (жидкости или газе). Горячий, менее плотный материал поднимается, а холодный, более плотный материал тонет. Конвекция - это то, как вода кипит на плите. Вы видите, как большие пузырьки поднимаются и разбиваются, когда они ударяются о поверхность, и вода становится очень взволнованной.

Нечто подобное происходит на Солнце, но мы этого не слышим. Звуковые волны не распространяются на нас через пространство, а частота слишком низкая для человеческого слуха. Однако движение вибраций может быть обнаружено специальным прибором на космическом корабле SOHO (Солнечная и Гелиосферная обсерватория).

Является ли пространство вакуумом?
Мы знаем, что такое звук, поэтому давайте теперь подумаем о том, что такое вакуум. В идеальном вакууме не было бы частиц. Мы не знаем ни одного из них. Даже самый лучший лабораторный вакуум на Земле имеет несколько сотен частиц на кубический сантиметр. Это может звучать как много, но помните, что это очень мелкие частицы. Каждый кубический сантиметр воздуха, которым вы дышите, содержит около тридцати квинтиллионных частиц. (Это 3, за которыми следуют 19 нулей!) Даже в пространстве между звездами около пяти частиц в каждом кубическом сантиметре, а в туманностях их больше.

Поющая черная дыра
Мы видели, что акустические (звуковые) волны Солнца не очень далеко, но сама вибрация может быть обнаружена визуально. Однако в 2003 году группа астрономов из Кембриджа, Англия, наблюдала волны давления - по сути, звуковые волны - исходящие от черной дыры в скоплении галактик Персей, расположенном на расстоянии около 250 миллионов световых лет.

Черная дыра не поглощает материю, как кто-то пьющий через соломинку. Газ и другие материалы вращаются вокруг него в аккреционном диске и превращаются в черную дыру. Из-за его сильной гравитации происходит сильный нагрев трением, который выделяет энергию в виде рентгеновских лучей. Кембриджская группа наблюдала за регионом с помощью рентгеновской обсерватории Чандра.

Энергия черной дыры нагревает соседний газ, делая его менее плотным, чем остальной газ в скоплении. Иногда волна энергичных частиц выпускается в газ, вызывая эквивалент звуковой волны. Эти волны проявляются как огромная рябь в газе - 30 000 световых лет в поперечнике. Вы можете увидеть рябь в газе на этом изображении НАСА. Астрономы использовали пульсации, чтобы вычислить частоту волны. Черная дыра поет только одну ноту: си-бемоль, которая на 57 октав ниже середины фортепиано. Ее частота - одна на 10 миллионов лет, что невообразимо намного ниже нашего порога слуха.

Может ли звук путешествовать в пространстве?
Подводя итог, да. В космосе есть звук в виде очень медленных акустических волн. Плотность частиц варьируется в пространстве, но нет идеального вакуума. Мы можем обнаружить волны с помощью телескопов.

Но нет, нет звука, если звук мы имеем в виду то, что мы могли услышать или обнаружить с помощью чувствительного микрофона. Космические взрывы будут молчать.

Ссылка:
Нильс Марквардт, «Введение в принципы вакуумной физики» //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

Видео инструкция: Мое путешествие к ближайшей черной дыре (Как я потерял робота!) (April 2024).