Rejser lyd gennem rummet

• Kan 1, 2024

Rumkampe i filmene er støjende anliggender med eksplosioner og sprængninger rammer skibene. Men ville lyd virkelig rejse gennem rummet? Det enkle svar er nej. Alligevel er der mere ved det end det.

Hvad er lyd?
Lyd er en slags energi. Det produceres, når noget vibrerer. Uanset hvad der producerer vibrationer, såsom din stemme, er kilde af lyden. Lyden bevæger sig væk fra kilden gennem luften eller andet materiale.

Luftmolekyler suser rundt i høj hastighed, så de samlet set er forholdsvis jævnt spredt. Men hvad nu hvis du beslutter dig for at spille guitar? Strengene vibrerer. Når en streng bevæger sig udad, skubber den de nærliggende luftmolekyler sammen. Dette skaber et område, hvor molekylerne er tættere. Når strengen bevæger sig tilbage, efterlader den et område med færre partikler i sig, så det er mindre tæt.

Vibrationen spreder sig udad, fordi områderne med skiftevis høj og lav tæthed ændrer molekylernes tæthed ved siden af ​​dem og så videre. Den måde, som densiteten ændrer på, når lydbølgen bevæger sig, vises her. De forskellige densiteter forårsager små ændringer i lufttrykket, og vores ører er følsomme over for dem. Vores hjerner fortolker dem som lyde.

Frekvensen af ​​en lyd fortæller os, hvor ofte bølgerne ankommer. Jo lavere frekvens, jo lavere er tonehøjden. Den laveste lyd, det menneskelige øre opdager, er tyve bølger i sekundet.

Rumkampe - støjende eller lydløs?
Da lyd har brug for partikler for at bære vibrationer, kan den ikke bevæge sig gennem et vakuum. Denne demonstration viser, hvad der sker med ringen af ​​en klokke i en krukke, når luften pumpes ud. Når luften går ud, bliver lyden svagere. De kan ikke få al luften ud, så du kan høre en svag lyd, der bliver højere, når de lader luften ind igen.

Hvis vi så en rumkamp, ​​ville vi ikke høre en eksplosion, da et skib blev ramt - medmindre vi var i det! I dette tilfælde kunne lyden komme igennem skroget, og luften indeni kunne føre den videre.

Astronauter
Da månen ikke har nogen atmosfære, kommunikerer astronauter på overfladen via radio. Radiobølger er elektromagnetisk stråling som lys, så de har ikke brug for partikler til at bære dem. Hvis to astronauter var tæt på hinanden, kan de muligvis tale direkte ved at røre ved hjelme for at overføre lyden. Undervandsdykkere i hjelme gør dette.

Støjende sol
Vibration er lyd, og solen vibrerer hele tiden. Disse vibrationer er skabt af konvektion lige under solens overflade. Konvektion er den måde varmen bevæger sig i en væske (væske eller gas). Varmere, mindre tæt materiale stiger op, og køligere, tættere materiale synker. Konvektion er, hvordan vand koger på komfuret. Du ser store bobler stige og bryde, når de rammer overfladen, og vandet bliver meget oprørt.

Noget lignende sker i solen, men vi kan ikke høre det. Lydbølgerne rejser ikke til os gennem rummet, og hyppigheden er for lav til menneskelige ører. Imidlertid kan de ind-og-ud bevægelser af vibrationer detekteres af et specielt instrument i SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) rumfartøj.

Er plads et vakuum?
Vi ved, hvad lyd er, så lad os tænke over, hvad et vakuum er. Et perfekt vakuum ville ikke have nogen partikler i det. Vi kender ikke til nogen af ​​disse. Selv det bedste laboratorievakuum på Jorden har et par hundrede partikler pr. Kubikcentimeter. Det lyder måske meget, men husk, at det er de ekstremt små partikler. Hver kubikcentimeter af den luft, du indånder, indeholder omkring tredive quintillion partikler. (Det er en 3 efterfulgt af 19 nuller!) Selv i rummet mellem stjernerne er der omkring fem partikler i hver kubikcentimeter, og der er flere i tåge.

Det syngende sorte hul
Vi har set, at Solens akustiske (lyd) bølger ikke kommer meget langt, men at vibrationen i sig selv kan registreres visuelt. I 2003 observerede imidlertid et team af astronomer fra Cambridge, England, trykbølger - i det væsentlige lydbølger - fra et sort hul i Perseus-klyngen af ​​galakser, der er omkring 250 millioner lysår væk.

Et sort hul suger ikke op noget som en, der drikker gennem et strå. Gas og andet materiale kredser rundt i en akkretionsskive og spiraler ind i det sorte hul. På grund af sin stærke tyngdekraft er der stærk friktionsopvarmning, der frigiver energi som røntgenstråler. Cambridge-teamet observerede regionen ved hjælp af Chandra X-ray Observatory.

Energi fra det sorte hul opvarmer den nærliggende gas, hvilket gør den mindre tæt end resten af ​​gassen i klyngen. Lejlighedsvis frigøres en bølge af energiske partikler i gassen, hvilket medfører ækvivalent til en lydbølge. Disse bølger dukker op som enorme krusninger i gassen - 30.000 lysår på tværs. Du kan se krusningerne i gassen på dette NASA-billede. Astronomerne brugte krusningerne til at beregne bølgefrekvensen. Det sorte hul synger kun en note: en B-flade, der er 57 oktaver lavere end et klavers midterste C. Deres frekvens er en pr. 10 millioner år, ufatteligt langt under vores hørselstærskel.

Kan lyd rejse gennem rummet?
Kort sagt, ja. Der er lyd i rummet i form af meget langsomt bevægende akustiske bølger. Partikeltætheden varierer i rummet, men der er intet perfekt vakuum. Vi kan opdage bølgerne med teleskoper.

Men nej, der er ikke nogen lyd, hvis af lyd vi mener noget, vi kunne høre eller opdage med en følsom mikrofon. Rumeksplosioner ville være tavse.

Reference:
Niels Marquardt, "Introduktion til principperne for vakuumfysik" //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

Video Instruktioner: KAN MAN REJSE I TIDEN? (Kan 2024).