Ученые обнаружили, что скорость звука на Марсе отличается от земной

Полученные данные свидетельствуют о том, что попытка говорить в атмосфере Марса может привести к странному эффекту, поскольку более высокие звуки распространяются быстрее, чем басовые ноты. Не то чтобы мы пытались, поскольку атмосфера Марса непригодна для дыхания, но думать об этом, безусловно, весело!

С научной точки зрения результаты, объявленные на 53-й Лунной и планетарной научной конференции ученым-планетологом Батистом Чиде из Лос-Аламосской национальной лаборатории, показывают высокие колебания температуры на поверхности Марса, которые требуют дальнейшего изучения.

Скорость звука не является универсальной константой. Он может изменяться в зависимости от плотности и температуры среды, через которую он проходит; чем плотнее среда, тем быстрее движется звук.

Вот почему звук распространяется со скоростью около 343 метров в секунду в нашей атмосфере при 20 градусах Цельсия, а также со скоростью 1480 метров в секунду в воде и со скоростью 5100 метров в секунду в стали.

Атмосфера Марса намного разреженная, чем земная, около 0,020 кг/м3 по сравнению с примерно 1,2 кг/м3 у Земли. Уже одно это означает, что звук на красной планете будет распространяться иначе.

Но слой атмосферы прямо над поверхностью, известный как планетарный пограничный слой, добавил осложнений: в течение дня нагревание поверхности создает конвективные восходящие потоки, создающие сильную турбулентность.

Обычные приборы для измерения температурных градиентов поверхности обладают высокой точностью, но могут страдать от различных интерференционных эффектов. К счастью, у Perseverance есть кое-что уникальное: микрофоны, которые позволяют нам слышать звуки Марса, и лазер, который может запускать идеально синхронизированный шум.

Микрофон SuperCam был включен для записи колебаний акустического давления от прибора спектроскопии лазерного пробоя марсохода, когда он удаляет образцы горных пород и почвы на поверхности Марса.

Результаты подтверждают прогнозы, сделанные с использованием того, что мы знаем об атмосфере Марса, подтверждая, что звуки распространяются через атмосферу у поверхности со скоростью примерно 240 метров в секунду.

Тем не менее, причуда меняющегося звукового ландшафта Марса — это что-то совершенно неожиданное, а условия на Марсе приводят к причуде, невиданной больше нигде.

На частотах выше 240 Гц активируемые столкновениями колебательные моды молекул углекислого газа не успевают вернуться в исходное состояние. В результате звук распространяется более чем на 10 метров в секунду быстрее на более высоких частотах, чем на низких.

Это может привести к тому, что исследователи называют «уникальным прослушиванием» на Марсе, когда более высокие звуки доходят до слушателя раньше, чем более низкие.

Учитывая, что любые люди-астронавты, отправляющиеся на Марс в ближайшее время, должны будут носить герметичные скафандры с оборудованием связи или жить в герметичных жилых модулях, это вряд ли создаст немедленную проблему, но это может быть забавной концепцией для писателей-фантастов.

Поскольку скорость звука меняется из-за колебаний температуры, команда также смогла использовать микрофон для измерения больших и быстрых изменений температуры на марсианской поверхности, которые другие датчики не могли обнаружить. Эти данные могут помочь заполнить некоторые пробелы в быстро меняющемся планетарном пограничном слое Марса.

Команда планирует продолжать использовать данные микрофона SuperCam, чтобы наблюдать, такие вещи, как ежедневные и сезонные изменения, могут повлиять на скорость звука на Марсе. Они также планируют сравнить показания акустической температуры с показаниями других приборов, чтобы попытаться выяснить большие колебания.

Ознакомиться с докладом конференции можно здесь.