Angkasa bukanlah sesuatu yang homogen. Di antara pelbagai objek terdapat awan gas dan debu. Ia adalah sisa letupan supernova dan tapak pembentukan bintang. Di sesetengah kawasan, gas antara bintang ini cukup padat untuk menyebarkan gelombang bunyi, tetapi ia tidak terdedah kepada pendengaran manusia.
Adakah terdapat bunyi di angkasa?
Apabila objek bergerak - sama ada getaran tali gitar atau bunga api yang meletup - ia menjejaskan molekul udara berdekatan, seolah-olah menolaknya. Molekul-molekul ini terhempas ke dalam jiran-jiran mereka, dan mereka, seterusnya, ke yang seterusnya. Pergerakan merebak melalui udara seperti gelombang. Apabila ia sampai ke telinga, orang itu menganggapnya sebagai bunyi.
Apabila gelombang bunyi melalui udara, tekanannya turun naik seperti air laut dalam ribut. Masa antara getaran ini dipanggil frekuensi bunyi dan diukur dalam hertz (1 Hz ialah satu ayunan sesaat). Jarak antara puncak tekanan tertinggi dipanggil panjang gelombang.
Bunyi hanya boleh merambat dalam medium yang panjang gelombangnya tidak lebih daripadajarak purata antara zarah. Ahli fizik memanggil ini "jalan bebas bersyarat" - jarak purata yang dilalui molekul selepas berlanggar dengan satu dan sebelum berinteraksi dengan yang seterusnya. Oleh itu, medium tumpat boleh menghantar bunyi panjang gelombang pendek dan sebaliknya.
Bunyi gelombang panjang mempunyai frekuensi yang dirasakan oleh telinga sebagai nada rendah. Dalam gas dengan laluan bebas min lebih besar daripada 17 m (20 Hz), gelombang bunyi akan menjadi frekuensi terlalu rendah untuk dilihat oleh manusia. Mereka dipanggil infrasound. Jika ada makhluk asing dengan telinga yang boleh mendengar nota yang sangat rendah, mereka pasti tahu sama ada bunyi boleh didengar di angkasa lepas.
Lagu Black Hole
Sekitar 220 juta tahun cahaya jauhnya, di tengah-tengah gugusan ribuan galaksi, sebuah lubang hitam supermasif sedang mendendangkan bunyi paling rendah yang pernah didengari oleh alam semesta. 57 oktaf di bawah C tengah, iaitu kira-kira sejuta bilion kali lebih dalam daripada pendengaran manusia.
Bunyi paling dalam yang boleh didengari manusia mempunyai kitaran kira-kira satu getaran setiap 1/20 saat. Lohong hitam dalam buruj Perseus mempunyai kitaran kira-kira satu ayunan setiap 10 juta tahun.
Ini terbongkar pada tahun 2003, apabila Teleskop Angkasa Chandra NASA menemui sesuatu dalam gas yang memenuhi Kluster Perseus: cincin tertumpu terang dan gelap, seperti riak di dalam kolam. Ahli astrofizik mengatakan bahawa ini adalah kesan gelombang bunyi frekuensi rendah yang luar biasa. lebih terang -ini adalah puncak gelombang di mana tekanan ke atas gas adalah paling besar. Cincin yang lebih gelap ialah lekukan yang tekanannya lebih rendah.
Bunyi yang anda boleh lihat
Gas bermagnet panas berputar di sekeliling lubang hitam, seperti air berpusing di sekitar longkang. Semasa ia bergerak, ia mencipta medan elektromagnet yang kuat. Cukup kuat untuk mempercepatkan gas berhampiran tepi lubang hitam kepada hampir kelajuan cahaya, mengubahnya menjadi letupan besar yang dipanggil jet relativistik. Ia memaksa gas membelok ke tepi dan kesan ini menyebabkan bunyi ngeri dari angkasa.
Mereka mengembara melalui Kelompok Perseus ratusan ribu tahun cahaya dari sumbernya, tetapi bunyi hanya boleh bergerak selagi terdapat gas yang mencukupi untuk membawanya. Jadi ia berhenti di pinggir awan gas yang memenuhi gugusan galaksi Perseus. Ini bermakna mustahil untuk mendengar bunyinya di Bumi. Anda hanya boleh melihat kesan pada awan gas. Ia kelihatan seperti melihat melalui ruang pada kamera kalis bunyi.
Planet pelik
Planet kita mengeluarkan keluhan yang mendalam setiap kali keraknya bergerak. Maka tidak ada keraguan sama ada bunyi merambat di angkasa. Gempa bumi boleh mencipta getaran di atmosfera dengan frekuensi satu hingga lima Hz. Jika cukup kuat, ia boleh menghantar gelombang subsonik melalui atmosfera ke angkasa lepas.
Sudah tentu, tiada sempadan yang jelas di mana atmosfera Bumi berakhir dan ruang bermula. Udara secara beransur-ansur menjadi lebih nipis sehingga akhirnyahilang sama sekali. Dari 80 hingga 550 kilometer di atas permukaan Bumi, purata laluan bebas molekul adalah kira-kira satu kilometer. Ini bermakna bahawa udara pada ketinggian ini adalah kira-kira 59 kali lebih nipis daripada yang mungkin untuk mendengar bunyi. Ia hanya boleh membawa gelombang infrasonik yang panjang.
Apabila gempa bumi bermagnitud 9.0 menggegarkan pantai timur laut Jepun pada Mac 2011, seismograf di seluruh dunia merekodkan gelombangnya melalui Bumi, dan getaran itu menyebabkan getaran frekuensi rendah di atmosfera. Getaran ini telah mengembara sehingga ke tempat Graviti Medan Agensi Angkasa Eropah dan satelit Ocean Circulation Explorer (GOCE) pegun membandingkan graviti Bumi di orbit rendah hingga 270 kilometer di atas permukaan. Dan satelit dapat merakam gelombang bunyi ini.
GOCE mempunyai pecutan yang sangat sensitif di atas kapal yang mengawal pendorong ion. Ini membantu mengekalkan satelit dalam orbit yang stabil. Pada 11 Mac 2011, pecutan GOCE mengesan anjakan menegak dalam atmosfera yang sangat nipis di sekeliling satelit, serta anjakan beralun dalam tekanan udara, semasa gelombang bunyi daripada gempa bumi merambat. Pendorong satelit membetulkan offset dan menyimpan data, yang menjadi seperti rakaman infrasound gempa bumi.
Entri ini diklasifikasikan dalam data satelit sehingga pasukan saintis yang diketuai oleh Rafael F. Garcia mengeluarkan dokumen ini.
Bunyi pertama masukalam semesta
Jika boleh kembali ke masa lalu, kira-kira 760,000 tahun pertama selepas Letupan Besar, seseorang boleh mengetahui sama ada terdapat bunyi di angkasa. Pada masa itu, alam semesta sangat padat sehingga gelombang bunyi boleh bergerak dengan bebas.
Kira-kira pada masa yang sama, foton pertama mula bergerak melalui angkasa sebagai cahaya. Selepas itu, semuanya akhirnya cukup sejuk untuk zarah-zarah subatom memeluwap menjadi atom. Sebelum penyejukan berlaku, alam semesta dipenuhi dengan zarah bercas - proton dan elektron - yang menyerap atau menyerakkan foton, zarah yang membentuk cahaya.
Hari ini ia sampai ke Bumi sebagai cahaya samar pada latar belakang gelombang mikro, hanya boleh dilihat oleh teleskop radio yang sangat sensitif. Ahli fizik memanggil sinaran peninggalan ini. Ia adalah cahaya tertua di alam semesta. Ia menjawab soalan sama ada terdapat bunyi di angkasa. CMB mengandungi rakaman muzik tertua di alam semesta.
Cahaya untuk membantu
Bagaimanakah cahaya membantu kita mengetahui sama ada terdapat bunyi di angkasa? Gelombang bunyi bergerak melalui udara (atau gas antara bintang) sebagai turun naik tekanan. Apabila gas dimampatkan, ia menjadi lebih panas. Pada skala kosmik, fenomena ini sangat sengit sehingga bintang terbentuk. Dan apabila gas mengembang, ia menjadi sejuk. Gelombang bunyi yang merambat melalui alam semesta awal menyebabkan turun naik tekanan sedikit dalam persekitaran gas, yang seterusnya meninggalkan turun naik suhu halus yang dipantulkan dalam latar belakang gelombang mikro kosmik.
Menggunakan perubahan suhu, fizikUniversiti Washington John Kramer berjaya memulihkan bunyi ngeri ini dari angkasa - muzik alam semesta yang semakin berkembang. Dia mendarabkan kekerapan dengan 1026 kali supaya telinga manusia dapat mendengarnya.
Jadi tiada siapa yang benar-benar mendengar jeritan di angkasa, tetapi akan ada gelombang bunyi yang bergerak melalui awan gas antara bintang atau dalam sinaran jarang di atmosfera luar Bumi.
