Почему в космосе нет звука?

В космосе никто не услышит ваших криков.

Возможно, вы слышали эту поговорку. Это слоган из знаменитого научно-фантастического фильма 1979 года “Чужой”. Это пугающая мысль, но так ли это? Простой ответ – да, в космосе никто не услышит вашего крика, потому что в космосе нет ни звука, ни эха. Но космос молчит – по большей части.

Перевод статьи Theconversation Криса Импи

Как работает звук

Чтобы понять, почему в космосе нет звука, сначала рассмотрим, как работает звук. Звук – это волна энергии, которая движется через твердое тело, жидкость или газ.

Звук – это волна сжатия. Энергия, возникающая при легком колебании голосовых связок, сжимает воздух в горле, и эта сжатая энергия распространяется наружу.

Хорошей аналогией для звука является игрушка Slinky. Если растянуть Slinky и сильно надавить на один конец, по Slinky пойдет волна сжатия.

Когда вы говорите, ваши голосовые связки вибрируют. Они толкают молекулы воздуха в горле над голосовыми связками, которые, в свою очередь, толкаются или сталкиваются с соседями, вызывая звук, выходящий из вашего рта.

Звук движется в воздухе так же, как и в горле. Молекулы воздуха возле вашего рта сталкиваются со своими соседями, которые, в свою очередь, сталкиваются со своими соседями, и звук движется по воздуху. Звуковая волна распространяется быстро, со скоростью около 760 миль в час (1 223 километра в час), что быстрее, чем скорость коммерческого самолета.

Космос – это вакуум

А что же в космосе?

Космос – это вакуум, то есть в нем почти нет материи. Слово “вакуум” происходит от латинского слова, означающего “пустой”.

Звук переносится атомами и молекулами. В космосе, где нет атомов и молекул, которые могли бы нести звуковую волну, звука нет. В космосе звуку нечему мешать, но и нечему его переносить, поэтому он вообще не распространяется. Отсутствие звука также означает отсутствие эха. Эхо возникает, когда звуковая волна ударяется о твердую плоскую поверхность и отскакивает обратно в том направлении, откуда пришла.

Кстати, если вы оказались в космосе за пределами своего корабля без скафандра, то тот факт, что никто не мог услышать ваш крик о помощи, – наименьшая из ваших проблем. Любой воздух, который еще оставался в ваших легких, расширился бы, потому что давление в них было бы выше, чем в вакууме снаружи. Ваши легкие разорвутся. Всего через 10-15 секунд вы потеряете сознание из-за недостатка кислорода.

Звук в Солнечной системе

Ученые задались вопросом, как звучали бы человеческие голоса на наших ближайших соседних планетах – Венере и Марсе. Этот эксперимент гипотетический, потому что на Марсе обычно ниже нуля, а его атмосфера состоит из тонкого, недышащего углекислого газа. Венера еще хуже – ее воздух достаточно горяч, чтобы расплавить свинец, а атмосфера состоит из плотного углекислого газа.

На Марсе ваш голос будет звучать звонко и пусто, как звук пикколо. На Венере звук вашего голоса был бы намного глубже, как у бас-гитары. Причина – толщина атмосферы. На Марсе разреженный воздух создает высокочастотный звук, а на Венере густой воздух создает низкочастотный звук. Команда, которая занималась этим, смоделировала другие звуки Солнечной системы, например водопад на луне Сатурна Титане.

Звуки глубокого космоса

Хотя космос – это достаточно хороший вакуум, чтобы обычный звук не мог пройти через него, на самом деле это не идеальный вакуум, и в нем плавают некоторые частицы.

За пределами Земли и ее атмосферы в одном кубическом сантиметре – объеме кубика сахара – содержится пять частиц, состоящих в основном из атомов водорода. В отличие от этого, воздух, которым вы дышите, в 10 миллиардов миллиардов миллиардов (1019) раз плотнее. Плотность уменьшается по мере удаления от Солнца, и в пространстве между звездами на кубический сантиметр приходится 0,1 частицы. В огромных пустотах между галактиками она еще в миллион раз ниже – фантастическая пустота.

Космические пустоты очень сильно нагреваются излучением звезд. Находящаяся там материя находится в физическом состоянии, называемом плазмой. Плазма – это газ, в котором электроны отделены от протонов. В плазме физика звуковых волн усложняется. В этой среде с низкой плотностью волны распространяются гораздо быстрее, а длина их волн намного больше.

В 2022 году НАСА опубликовало впечатляющий пример звука в космосе. С помощью рентгеновских данных была сделана звуковая запись, отражающая то, как массивная черная дыра будоражит плазму в скоплении галактик Персея, расположенном в 250 миллионах световых лет от Земли. Сама черная дыра не издает звука, но диффузная плазма вокруг нее передает звуковые волны очень большой длины.

Естественный звук имеет слишком низкую частоту для человеческого уха – 57 октав ниже середины C, что является средней нотой на фортепиано и находится в середине диапазона звуков, которые могут слышать люди. Но если поднять частоту до слышимого диапазона, то получается леденящий душу результат – это звук, похожий на рычание черной дыры в глубоком космосе.