Vai skaņa ceļo pa kosmosu

• Aprīlis 30, 2024

Kosmosa cīņas filmās ir trokšņainas lietas ar sprādzieniem un sprādzieniem, kas skar kuģus. Bet vai tas tiešām izklausītos ceļojumā pa kosmosu? Vienkārša atbilde ir nē. Tomēr tam ir vairāk.

Kas ir skaņa?
Skaņa ir sava veida enerģija. Tas tiek ražots, kad kaut kas vibrē. Tas, kas rada vibrāciju, piemēram, jūsu balsi, ir avots no skaņas. Skaņas attālums no avota notiek caur gaisu vai kādu citu materiālu.

Gaisa molekulas šūpojas lielā ātrumā, tāpēc kopumā tās ir diezgan vienmērīgi izkliedētas. Bet ko tad, ja jūs nolemjat spēlēt ģitāru? Stīgas vibrē. Virvei virzoties uz āru, tā saspiež tuvumā esošās gaisa molekulas. Tādējādi tiek izveidots apgabals, kurā molekulas ir blīvākas. Kad aukla pārvietojas atpakaļ, tā atstāj zonu, kurā tajā ir mazāk daļiņu, tāpēc tā ir mazāk blīva.

Vibrācija izplatās uz āru, jo mainīga augsta un zema blīvuma laukumi maina blakus esošo molekulu blīvumu utt. Šeit parādīts, kā mainās blīvums, kad pārvietojas skaņas vilnis. Atšķirīgais blīvums izraisa niecīgas gaisa spiediena izmaiņas, un mūsu ausis ir pret tām jutīgas. Mūsu smadzenes tos interpretē kā skaņas.

Skaņas frekvence norāda, cik bieži viļņi pienāk. Jo zemāka frekvence, jo zemāks solis. Zemākā skaņa, ko cilvēka auss uztver, ir divdesmit viļņi sekundē.

Cīņas kosmosā - skaļš vai kluss?
Tā kā skaņai ir vajadzīgas daļiņas, lai pārnēsātu vibrāciju, tā nevar pārvietoties caur vakuumu. Šī demonstrācija parāda, kas notiek ar zvanu zvana burkā, kad gaiss tiek izsūknēts. Gaisam izejot, skaņa kļūst klusāka. Viņi nevar izvadīt visu gaisu, tāpēc, dzirdot gaisu atpakaļ, jūs varat dzirdēt vāju skaņu, kas kļūst skaļāka.

Ja mēs vērojam kosmosa kaujas, mēs nedzirdētu sprādzienu, kad notriec kuģi - ja vien mēs tajā atrastos! Tādā gadījumā skaņa varētu nonākt caur korpusu, un gaiss iekšpusē to nestu tālāk.

Astronauti
Tā kā Mēness nav atmosfēras, astronauti uz zemes sazinās pa radio. Radioviļņi ir elektromagnētiskais starojums, piemēram, gaisma, tāpēc tiem nav vajadzīgas daļiņas. Ja divi astronauti atradās tuvu viens otram, iespējams, viņi varēs sarunāties tieši, pieskaroties ķiverēm, lai pārsūtītu skaņu. Zemūdens nirēji ķiverēs to dara.

Trokšņainā saule
Vibrācija ir skaņa, un Saule visu laiku vibrē. Šīs vibrācijas rada konvekcija tieši zem Saules virsmas. Konvekcija ir veids, kā siltums pārvietojas šķidrumā (šķidrumā vai gāzē). Paaugstinās karstāks, mazāk blīvs materiāls, un nogrimst vēsāks, blīvāks materiāls. Konvekcija ir tas, kā ūdens vārās uz plīts. Jūs redzat, kā lieli burbuļi paceļas un salūst, kad tie nonāk virsmā, un ūdens kļūst ļoti satraukts.

Kaut kas līdzīgs notiek Saulē, bet mēs to nevaram dzirdēt. Skaņas viļņi mums neceļas caur kosmosu, un frekvence ir pārāk zema cilvēka ausīm. Tomēr vibrāciju iekšējās un ārējās kustības var noteikt ar īpašu instrumentu SOHO (Saules un Heliosfēras observatorija) kosmosa kuģī.

Vai kosmoss ir vakuums?
Mēs zinām, kas ir skaņa, tāpēc tagad padomāsim par to, kas ir vakuums. Ideālā vakuumā tajā nebūtu daļiņu. Mēs nezinām nevienu no šiem. Pat vislabākajā laboratorijas vakuumā uz Zemes ir daži simti daļiņu uz kubikcentimetru. Tas var izklausīties daudz, bet atcerieties, ka šie ir ārkārtīgi mazas daļiņas. Katrā gaisa elpas kubikcentimetrā, kurā jūs ieelpojat, ir apmēram trīsdesmit kvintiljonu daļiņu. (Tas ir 3, kam seko 19 nulles!) Pat telpā starp zvaigznēm katrā kubikcentimetrā ir ap piecām daļiņām, un miglājos ir vairāk.

Dziedošais melnais caurums
Mēs esam redzējuši, ka Saules akustiskie (skaņas) viļņi nenonāk ļoti tālu, bet pati vibrācija ir uztverama vizuāli. Tomēr 2003. gadā astronomu komanda no Anglijas Kembridžas novēroja spiediena viļņus - būtībā skaņas viļņus -, kas nāk no melnā cauruma galaktiku Perseus klasterī, kas atrodas aptuveni 250 miljonu gaismas gadu attālumā.

Melnais caurums nepieredz lietu, piemēram, kāds dzer caur salmiņu. Gāze un citi materiāli to riņķo akrecijas diskā un spirāles melnajā caurumā. Tā spēcīgā smaguma dēļ notiek spēcīga berzes karsēšana, kas rentgena laikā izdala enerģiju. Kembridžas komanda novēroja reģionu, izmantojot Chandra rentgena observatoriju.

Enerģija no melnā cauruma silda tuvumā esošo gāzi, padarot to mazāk blīvu nekā pārējā kopā esošā gāze. Reizēm gāzē izdalās enerģētisko daļiņu vilnis, izraisot skaņas viļņa ekvivalentu. Šie viļņi parādās kā milzīgi gāzes krampji - 30 000 gaismas gadu garumā. Šajā NASA attēlā var redzēt gāzes krampjus. Lai aprēķinātu viļņa frekvenci, astronomi izmantoja ripples. Melnais caurums dzied tikai vienu piezīmi: B-veida plakanis, kas ir par 57 oktāvām zemāks par klavieru vidu C. Tā frekvence ir viena uz 10 miljoniem gadu, neiedomājami tālu zem mūsu dzirdes sliekšņa.

Vai skaņa var ceļot caur kosmosu?
Kopumā jā. Kosmosā ir skaņa ļoti lēni kustīgu akustisko viļņu veidā. Daļiņu blīvums telpā mainās, bet nav perfekta vakuuma. Mēs varam atklāt viļņus ar teleskopiem.

Bet nē, ja nav, nav nevienas skaņas skaņu mēs domājam kaut ko tādu, ko mēs varētu dzirdēt vai noteikt ar jutīgu mikrofonu. Kosmosa sprādzieni klusētu.

Atsauce:
Niels Marquardt, “Ievads vakuuma fizikas principos” //www.c Scientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

Video Instrukcijas: Kādā frekvence tu sāki dzirdēt skaņu? (Aprīlis 2024).