Putuje li zvuk kroz svemir

• Travanj 27, 2024

Svemirske bitke u filmovima bučne su stvari s eksplozijama i eksplozijama koje su pogodile brodove. Ali zvuči li zaista putovanje kroz svemir? Jednostavan odgovor je ne. Ipak ima više od toga.

Što je zvuk?
Zvuk je vrsta energije. Nastaje kada nešto vibrira. Ono što proizvodi vibraciju, poput vašeg glasa, jest izvor zvuka. Zvuk se od izvora udaljava zrakom ili nekim drugim materijalom.

Molekule zraka se vrte velikom brzinom, tako da su sveukupno prilično ravnomjerno raspoređene. Ali što ako odlučite svirati gitaru? Žice vibriraju. Kako se niz pomiče prema van, on gura okolne molekule zraka. To stvara područje gdje su molekule gušće. Kad se niz pomakne natrag, ostavlja područje s manje čestica u njemu, pa je manje gusto.

Vibracija se širi prema van jer područja naizmjenične visoke i niske gustoće mijenjaju gustoću molekula pored njih i tako dalje. Način na koji se gustoća mijenja kako zvučni val putuje, prikazan je ovdje. Različite gustoće uzrokuju male promjene u tlaku zraka, a naša uši su osjetljiva na njih. Naš mozak ih tumači kao zvukove.

Učestalost zvuka govori nam koliko često valovi dolaze. Što je niža frekvencija, to je niže i steno. Najniži zvuk koji ljudsko uho detektira je dvadeset valova u sekundi.

Svemirske bitke - bučne ili tihe?
S obzirom da su zvuku potrebne čestice za podnošenje vibracije, on ne može putovati kroz vakuum. Ova demonstracija pokazuje što se događa s prstenom zvona u posudi kad se ispuše zrak. Kako zrak izlazi, zvuk postaje slabiji. Ne mogu izvući sav zrak, tako da možete čuti slabašan zvuk koji postaje sve glasniji dok pušta zrak.

Da smo gledali svemirsku bitku, ne bismo čuli eksploziju kad bi udario brod - osim da nismo bili u njemu! U tom bi slučaju zvuk mogao dolaziti kroz trup, a zrak unutra bi ga prenosio dalje.

astronauti
Budući da Mjesec nema atmosferu, astronauti na površini komuniciraju radiom. Radio valovi su elektromagnetsko zračenje poput svjetlosti, pa im ne trebaju čestice koje bi ih mogle nositi. Ako su dva astronauta bliska jedna drugoj, mogla bi izravno razgovarati dodirom kaciga za prijenos zvuka. To rade podvodni ronioci u kacigama.

Bučno sunce
Vibracija je zvučna i Sunce stalno vibrira. Ove vibracije nastaju konvekcijom točno ispod Sunčeve površine. Konvekcija je način na koji toplina putuje u tekućini (tekućini ili plinu). Vrući, manje gusti materijal se diže, a hladniji i gušći materijal tone. Konvekcija je kako voda kuha na štednjaku. Vidite kako se veliki mjehurići dižu i raspadaju dok udaraju o površinu, a voda postaje vrlo uznemirena.

Na Suncu se događa nešto slično, ali to ne možemo čuti. Zvučni valovi nam ne putuju kroz svemir, a frekvencija je preniska za ljudske uši. Međutim, kretanja vibracija koje se ulaze i izlaze mogu se otkriti posebnim instrumentom na svemirskom brodu SOHO (Solarni i Heliosspicic Observatory).

Je li prostor vakuum?
Znamo što je zvuk, pa razmislimo sada o kakvom je vakuumu. Savršeni vakuum ne bi imao čestica u njemu. Ne znamo ništa od toga. Čak i najbolji laboratorijski vakuum na Zemlji ima nekoliko stotina čestica po kubnom centimetru. To možda zvuči puno, ali zapamtite da su krajnje sitne čestice. Svaki kubični centimetar zraka koji udišete sadrži trideset kvintiljonskih čestica. (To je 3, a slijedi 19 nula!) Čak se i u prostoru između zvijezda nalazi oko pet čestica u svakom kubnom centimetru, a ima ih više u maglicama.

Crna pjevana rupa
Vidjeli smo da Sunčevi zvučni (zvučni) valovi ne stižu jako, ali sama se vibracija može otkriti vizualno. Međutim, 2003. tim astronoma iz Cambridgea u Engleskoj promatrao je valove pritiska - u osnovi zvučne valove - koji dolaze iz crne rupe u galaksiji Perseus udaljene oko 250 milijuna svjetlosnih godina.

Crna rupa ne usisava materiju poput one koji pije kroz slamu. Plin i drugi materijal orbitiraju ga u nasipnom disku i spirali u crnu rupu. Zbog svoje jake gravitacije postoji snažno zagrijavanje trenjem koje energiju oslobađa u obliku X-zraka. Tim iz Cambridgea promatrao je regiju pomoću rendgenskog opservatorija Chandra.

Energija iz crne rupe zagrijava obližnji plin, čineći je manje gustom od ostatka plina u klasteru. Povremeno se val energetskih čestica pušta u plin, izazivajući ekvivalent zvučnog vala. Ti se valovi prikazuju kao ogromne valove u plinu - 30 000 svjetlosnih godina. Na ovom NASA-inom snimku možete vidjeti valove u plinu. Astronomi su pomoću razigravanja izračunali frekvenciju vala. Crna rupa pjeva samo jednu notu: B-stan koji je 57 oktava niži od sredine glasovira. Učestalost mu je jedna na 10 milijuna godina, što je nezamislivo daleko ispod našeg praga sluha.

Može li zvuk putovati kroz svemir?
Ukratko, da. U prostoru postoji zvuk u obliku vrlo sporih akustičnih valova. Gustoća čestica varira u prostoru, ali nema savršenog vakuuma. Možda otkrijemo valove pomoću teleskopa.

Ali ne, nema zvuka ako zvuk znači nešto što smo mogli čuti ili otkriti pomoću osjetljivog mikrofona. Svemirske eksplozije bile bi tihe.

Referenca:
Niels Marquardt, „Uvod u principe fizike vakuuma“ //www.cientistosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

Upute Video: ŠTO SE DOGAĐA SA TIJELOM U SVEMIRU BEZ ZAŠTITNOG ODIJELA? (Travanj 2024).