Rýchlosť zvuku na Marse je zvláštne odlišná, odhaľujú vedci

Umelo zafarbený obraz marťanského západu slnka. (NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)

Vedci potvrdili rýchlosť zvuku Mars pomocou zariadenia na roveri Perseverance na štúdium atmosféry červenej planéty, ktorá je veľmi odlišná od atmosféry Zeme.

To, čo objavili, by mohlo mať nejaké zvláštne dôsledky na komunikáciu medzi budúcimi Marťanmi.

Zistenia naznačujú, že pokus o rozhovor v atmosfére Marsu môže vyvolať zvláštny efekt, pretože zvuk s vyššími tónmi sa šíri rýchlejšie ako basové tóny. Nie že by sme sa o to pokúšali, keďže atmosféra Marsu je nedýchateľná, ale určite je zábavné na to myslieť!



Z vedeckého hľadiska zistenia, ktoré na 53. konferencii o lunárnej a planetárnej vede oznámil planetárny vedec Baptiste Chide z Národného laboratória v Los Alamos, odhaľujú vysoké teplotné výkyvy na povrchu Marsu, ktoré si vyžadujú ďalšie skúmanie.

Rýchlosť zvuku nie je univerzálna konštanta. Môže sa meniť v závislosti od hustoty a teploty média, ktorým prechádza; čím je médium hustejšie, tým to ide rýchlejšie.

To je dôvod, prečo sa zvuk šíri v našej atmosfére rýchlosťou asi 343 metrov za sekundu pri 20 stupňoch Celzia, ale aj vo vode rýchlosťou 1 480 metrov za sekundu a v oceli rýchlosťou 5 100 metrov za sekundu.

Atmosféra Marsu je oveľa tenšia ako zemská, okolo 0,020 kg/m3v porovnaní s približne 1,2 kg/m3pre Zem. To samo osebe znamená, že zvuk by sa na červenej planéte šíril inak.

Ale vrstva atmosféry tesne nad povrchom, známa ako Planetary Boundary Layer, priniesla komplikácie: Počas dňa otepľovanie povrchu vytvára konvekčné vzostupné prúdy, ktoré vytvárajú silné turbulencie.

Bežné prístroje na testovanie povrchových teplotných gradientov sú vysoko presné, ale môžu trpieť rôznymi interferenciami. Našťastie má Perseverance niečo jedinečné: mikrofóny, ktoré nám to umožňujú počuť zvuky Marsu a laser, ktorý dokáže spustiť dokonale načasovaný hluk.

Mikrofón SuperCam bol zahrnutý na zaznamenávanie kolísania akustického tlaku z prístroja spektroskopie roveru vyvolaného laserom pri odstraňovaní vzoriek hornín a pôdy na povrchu Marsu.

Rover Perseverance od NASA na Marse. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Ako sa ukázalo, malo to vynikajúci prínos. Chide a jeho tím merali čas medzi vypálením lasera a zvukom dosiahnutým mikrofónom SuperCam vo výške 2,1 metra, aby zmerali rýchlosť zvuku na povrchu.

„Rýchlosť zvuku získaná touto technikou sa vypočíta po celej dráhe šírenia zvuku, ktorá ide od zeme až po výšku mikrofónu,“ píšu vedci. vo svojom konferenčnom príspevku .

'Preto je pri akejkoľvek vlnovej dĺžke svinutá zmenami teploty a rýchlosti a smeru vetra pozdĺž tejto dráhy.'

Výsledky podporujú predpovede vytvorené pomocou toho, čo vieme o atmosfére Marsu, potvrdzujúce že zvuky sa šíria atmosférou blízko povrchu rýchlosťou približne 240 metrov za sekundu.

Avšak zvláštnosť meniacej sa zvukovej kulisy Marsu je niečo úplne z čista jasna, pričom podmienky na Marse vedú k zvláštnostiam, ktoré nikde inde nevidieť.

„Vďaka jedinečným vlastnostiam molekúl oxidu uhličitého pri nízkom tlaku je Mars jedinou atmosférou zemskej planéty v slnečnej sústave, v ktorej dochádza k zmene rýchlosti zvuku priamo uprostred počuteľného pásma (20 Hz až 20 000 Hz), ' píšu výskumníci .

Pri frekvenciách nad 240 Hz nemajú kolíziou aktivované vibračné režimy molekúl oxidu uhličitého dostatok času na to, aby relaxovať alebo vrátiť do pôvodného stavu. Výsledkom je, že zvuk sa šíri o viac ako 10 metrov za sekundu rýchlejšie pri vyšších frekvenciách ako pri nízkych.

To by mohlo viesť k tomu, čo vedci nazývajú „jedinečný zážitok z počúvania“ na Marse, pričom zvuky s vyššou intenzitou dorazia k poslucháčovi skôr ako tie nižšie.

Vzhľadom na to, že všetci ľudskí astronauti, ktorí budú v blízkej dobe cestovať na Mars, budú musieť mať na sebe pretlakové skafandre s komunikačným vybavením alebo žiť v pretlakových moduloch biotopov, je nepravdepodobné, že by to predstavovalo okamžitý problém – ale pre autorov sci-fi to môže byť zábavný koncept. pohrávať sa s.

Pretože sa rýchlosť zvuku mení v dôsledku kolísania teploty, tím bol tiež schopný použiť mikrofón na meranie veľkých a rýchlych zmien teploty na povrchu Marsu, ktoré iné senzory nedokázali zachytiť. Tieto údaje môžu pomôcť vyplniť niektoré prázdne miesta na rýchlo sa meniacej planetárnej hraničnej vrstve Marsu.

Tím plánuje pokračovať v používaní údajov mikrofónu SuperCam na sledovanie toho, ako môžu veci ako denné a sezónne zmeny ovplyvniť rýchlosť zvuku na Marse. Plánujú tiež porovnať hodnoty akustickej teploty s hodnotami z iných prístrojov, aby sa pokúsili zistiť veľké výkyvy.

Môžete si prečítať konferenčný príspevok na webovej stránke konferencie .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.