Швидкість звуку на Марсі дивовижно різна – дослідники

Американський ровер подолав свої перші метри на Марсі

Вчені з’ясували швидкість звуку на Марсі, використовуючи обладнання марсохода Perseverance для вивчення атмосфери червоної планети. Вона відрізняється від земної.

Те, що вони виявили, може мати деякі дивні наслідки для спілкування між майбутніми марсіанами.

Отримані дані свідчать, що спроба говорити в атмосфері Марса може призвести до дивного ефекту, оскільки здається, що високі звуки поширюються там швидше, ніж басові ноти.

Результати, оголошені на 53-й Місячній та планетарній науковій конференції вченим-планетологом Батистом Чиде з Лос-Аламоської національної лабораторії, показують високі коливання температури на поверхні Марса, які потребують подальшого вивчення.

Швидкість звуку не є універсальною константою. Вона може змінюватися в залежності від щільності та температури середовища, через яку звук проходить; що щільніше середовище, то швидше він рухається.

Ось чому звук поширюється зі швидкістю близько 343 метрів за секунду в нашій атмосфері при 20 градусах Цельсія, а також зі швидкістю 1480 метрів за секунду у воді та зі швидкістю 5100 метрів за секунду у сталі.

Атмосфера Марса набагато більш розріджена, ніж земна, близько 0,020 кг/м3 проти приблизно 1,2 кг/м3 у Землі. Вже одне це означає, що звук на червоній планеті поширюватиметься інакше.

Але шар атмосфери над поверхнею, відомий як планетарний прикордонний шар, додав ускладнень: протягом дня нагрівання поверхні створює конвективні висхідні потоки, що створюють сильну турбулентність.

Звичайні прилади для вимірювання температурних градієнтів поверхні мають високу точність, але можуть потерпати від різних інтерференційних ефектів. На щастя, у марсохода Perseverance є щось унікальне: мікрофони, які дозволяють нам чути звуки Марса, та лазер, який може запускати ідеально синхронізований шум.

Мікрофон SuperCam був включений для запису коливань акустичного тиску від приладу спектроскопії лазерного пробою марсохода, коли він забирає зразки гірських порід та ґрунту на поверхні Марса.

Як виявилося, це дало величезну користь. Чиде та його команда виміряли час між запуском лазера та звуком, що досягає мікрофона SuperCam на висоті 2,1 метра, щоб виміряти швидкість звуку на поверхні.

“Швидкість звуку, отримана за допомогою цього методу, обчислюється по всьому шляху поширення звуку, що йде від землі до висоти мікрофона”, – пишуть дослідники у своїй доповіді на конференції.

Результати підтверджують прогнози, зроблені з використанням того, що ми знаємо про атмосферу Марса: звуки тут поширюються через атмосферу на поверхні зі швидкістю приблизно 240 метрів на секунду.

«Через унікальні властивості молекул вуглекислого газу при низькому тиску Марс є єдиною атмосферою планети земного типу в Сонячній системі, де швидкість звуку змінюється прямо в середині чутного діапазону частот (від 20 до 20 000 Гц)”, – пишуть дослідники.

На частотах вище 240 Гц коливальні моди молекул вуглекислого газу, що активуються зіткненнями, не встигають повернутися у висхідний стан. В результаті звук поширюється більш ніж на 10 метрів за секунду швидше на більш високих частотах, ніж низьких.

Це може призвести до того, що дослідники називають «унікальним прослуховуванням» на Марсі, коли вищі звуки доходять до слухача раніше ніж нижчі.

Враховуючи те, що астронавти, які відправляються на Марс найближчим часом, повинні носити герметичні скафандри з обладнанням зв’язку або жити в герметичних житлових модулях, це навряд чи створить негайну проблему. Але це може бути кумедною концепцією для письменників-фантастів.

Прокоментуйте: