Ο ήχος ταξιδεύει μέσω του διαστήματος

• Ενδέχεται 8, 2024

Οι διαστημικές μάχες στις ταινίες είναι θορυβώδεις υποθέσεις με εκρήξεις και εκρήξεις που χτυπούν τα πλοία. Αλλά θα ήθελα πραγματικά να ταξιδέψω μέσα από το διάστημα; Η απλή απάντηση είναι όχι. Ωστόσο, υπάρχουν περισσότερα από αυτό.

Τι είναι καλό;
Ο ήχος είναι ένα είδος ενέργειας. Παράγεται όταν δονείται κάτι. Ό, τι παράγει τη δόνηση, όπως η φωνή σας, είναι η πηγή του ήχου. Ο ήχος απομακρύνεται από την πηγή μέσω του αέρα ή κάποιου άλλου υλικού.

Τα μόρια του αέρα σφύζουν γύρω με μεγάλη ταχύτητα, έτσι συνολικά είναι αρκετά ομοιόμορφα απλωμένα. Αλλά τι γίνεται αν αποφασίσετε να παίξετε την κιθάρα; Οι χορδές δονείται. Καθώς μια χορδή κινείται προς τα έξω, ωθεί τα κοντινά μόρια αέρα μαζί. Αυτό δημιουργεί μια περιοχή όπου τα μόρια είναι πυκνότερα. Όταν η χορδή μετακινείται πίσω, αφήνει μια περιοχή με λιγότερα σωματίδια σε αυτό, έτσι είναι λιγότερο πυκνή.

Η δόνηση εξαπλώνεται προς τα έξω επειδή οι περιοχές εναλλασσόμενης υψηλής και χαμηλής πυκνότητας αλλάζουν την πυκνότητα των μορίων δίπλα τους και ούτω καθεξής. Ο τρόπος που αλλάζει η πυκνότητα καθώς μετακινείται το ηχητικό κύμα εμφανίζεται εδώ. Οι διαφορετικές πυκνότητες προκαλούν μικροσκοπικές αλλαγές στην πίεση του αέρα και τα αυτιά μας είναι ευαίσθητα σε αυτά. Τα μυαλά μας τα ερμηνεύουν ως ήχους.

Η συχνότητα ενός ήχου μας λέει πόσο συχνά φτάνουν τα κύματα. Όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα τόσο χαμηλότερη είναι η κλίση. Ο χαμηλότερος ήχος που ανιχνεύει το ανθρώπινο αυτί είναι είκοσι κύματα ανά δευτερόλεπτο.

Διαστημικές μάχες - θορυβώδες ή σιωπηλό;
Δεδομένου ότι ο ήχος χρειάζεται σωματίδια για να φέρει τη δόνηση, δεν μπορεί να ταξιδέψει μέσα από ένα κενό. Αυτή η επίδειξη δείχνει τι συμβαίνει με το δαχτυλίδι ενός κουδουνιού σε ένα βάζο όταν ο αέρας αντλείται έξω. Καθώς ο αέρας σβήνει, ο ήχος γίνεται πιο αδύνατος. Δεν μπορούν να πάρουν όλο τον αέρα, ώστε να μπορείτε να ακούσετε έναν αδύναμο ήχο που γίνεται πιο δυνατός καθώς αφήνουν τον αέρα πίσω.

Αν παρακολουθούσαμε μια διαστημική μάχη, δεν θα ακούγαμε μια έκρηξη όταν χτυπήθηκε ένα πλοίο - εκτός κι αν είμαστε σε αυτό! Σε αυτή την περίπτωση ο ήχος θα μπορούσε να έρθει μέσα από το κύτος και ο αέρας μέσα θα το μεταφέρει περαιτέρω.

Αστροναύτες
Δεδομένου ότι η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα, οι αστροναύτες στην επιφάνεια επικοινωνούν μέσω ραδιοφώνου. Τα ραδιοκύματα είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία όπως το φως, οπότε δεν χρειάζονται σωματίδια για να τα μεταφέρουν. Εάν δύο αστροναύτες ήταν κοντά ο ένας στον άλλο, θα μπορούσαν να μιλάνε άμεσα αγγίζοντας τα κράνη για να μεταφέρουν τον ήχο. Υποβρύχιο δύτες σε κράνη το κάνουν αυτό.

Θορυβώδης Κυρ
Ο κραδασμός είναι ήχος και ο Ήλιος δονείται όλη την ώρα. Αυτές οι δονήσεις δημιουργούνται με τη μεταφορά ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του Ήλιου. Η θέρμανση είναι ο τρόπος που η θερμότητα ταξιδεύει σε ένα υγρό (υγρό ή αέριο). Ζεστό, λιγότερο πυκνό υλικό αυξάνεται, και πιο δροσερό, πυκνότερο υλικό νεροχύτες. Η ατμόσφαιρα είναι το πώς βράζει το νερό στη σόμπα. Βλέπετε μεγάλες φυσαλίδες να ανεβαίνουν και να σπάνε καθώς πέφτουν στην επιφάνεια και το νερό γίνεται πολύ αναστατωμένο.

Κάτι παρόμοιο συμβαίνει στον Ήλιο, αλλά δεν το ακούμε. Τα ηχητικά κύματα δεν ταξιδεύουν σε εμάς μέσω του διαστήματος και η συχνότητα είναι πολύ χαμηλή για τα ανθρώπινα αυτιά. Ωστόσο, οι κινήσεις μέσα και έξω των δονήσεων μπορούν να ανιχνευθούν με ειδικό όργανο στο διαστημικό σκάφος SOHO (Solar and Heliospheric Observatory).

Είναι ο χώρος κενό;
Ξέρουμε ποιος είναι ο ήχος, οπότε ας σκεφτούμε τώρα τι είναι το κενό. Ένα τέλειο κενό δεν θα έχει σωματίδια σε αυτό. Δεν γνωρίζουμε τίποτα από αυτά. Ακόμη και το καλύτερο εργαστηριακό κενό στη Γη έχει μερικές εκατοντάδες σωματίδια ανά κυβικό εκατοστό. Αυτό μπορεί να ακούγεται σαν πολλά, αλλά να θυμάστε αυτά είναι επακρώς μικρά σωματίδια. Κάθε κυβικό εκατοστό του αέρα που αναπνέετε περιέχει περίπου τριάντα σωματίδια quintillion. (Αυτό είναι ένα 3 ακολουθούμενο από 19 μηδενικά!) Ακόμη και στο διάστημα μεταξύ των αστεριών υπάρχουν περίπου πέντε σωματίδια σε κάθε κυβικό εκατοστό, και υπάρχουν περισσότερα στα νεφελώματα.

Η τραγουδιστική μαύρη τρύπα
Έχουμε δει ότι τα ακουστικά (ηχητικά) κύματα του Ήλιου δεν φτάνουν πολύ μακριά, αλλά η ίδια η δόνηση μπορεί να ανιχνευθεί οπτικά. Ωστόσο, το 2003, μια ομάδα αστρονόμων από το Cambridge της Αγγλίας παρατηρούσε κύματα πίεσης - ουσιαστικά, ηχητικά κύματα - που προέρχονταν από μια μαύρη τρύπα στο σύμπλεγμα των γαλαξιών Περσέως περίπου 250 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Μια μαύρη τρύπα δεν απορροφά την ύλη σαν κάποιος να πίνει μέσω ενός αχύρου. Το αέριο και άλλο υλικό την τροχίζουν σε ένα δίσκο προσαύξησης και περιστρέφονται μέσα στη μαύρη τρύπα. Λόγω της έντονης βαρύτητάς του υπάρχει ισχυρή θέρμανση με τριβή η οποία απελευθερώνει ενέργεια ως ακτίνες Χ. Η ομάδα του Cambridge παρατηρούσε την περιοχή χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra.

Η ενέργεια από τη μαύρη τρύπα θερμαίνει το κοντινό αέριο, καθιστώντας το λιγότερο πυκνό από το υπόλοιπο αέριο στο σύμπλεγμα. Περιστασιακά, ένα κύμα ενεργητικών σωματιδίων απελευθερώνεται στο αέριο, προκαλώντας το ισοδύναμο ενός ηχητικού κύματος. Αυτά τα κύματα εμφανίζονται ως τεράστιες κυματισμοί στο αέριο - 30.000 έτη φωτός σε όλη. Μπορείτε να δείτε τις κυματισμούς στο αέριο σε αυτή την εικόνα της NASA. Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τις κυματιστές για να υπολογίσουν τη συχνότητα του κύματος. Η μαύρη τρύπα τραγουδά μόνο ένα σημείωμα: ένα B-flat που είναι 57 οκτάβες χαμηλότερο από το κέντρο του πιάνου C. Η συχνότητα του είναι μία ανά 10 εκατομμύρια χρόνια, αδιανόητα πολύ κάτω από το όριο ακοής μας.

Μπορεί να ακούγεται το ταξίδι στο διάστημα;
Συνοπτικά, ναι. Υπάρχει ήχος στο διάστημα με τη μορφή πολύ αργών ακουστικών κυμάτων. Η πυκνότητα των σωματιδίων ποικίλει στο διάστημα, αλλά δεν υπάρχει τέλειο κενό. Μπορούμε να εντοπίσουμε τα κύματα με τα τηλεσκόπια.

Αλλά όχι, δεν υπάρχει κανένας ήχος αν από ήχος εννοούμε κάτι που θα μπορούσαμε να ακούσουμε ή να ανιχνεύσουμε με ένα ευαίσθητο μικρόφωνο. Οι εκρήξεις χώρου θα ήταν σιωπηλές.

Αναφορά:
Niels Marquardt, "Εισαγωγή στις αρχές της φυσικής κενού" //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

Οδηγίες Βίντεο: Από το Sputnik στο Voyager: Τα ιστορικά άλματα στην εξερεύνηση του διαστήματος (Ενδέχεται 2024).