Дослідження показало, що швидкість звуку на Марсі постійно змінюється

Дослідники з’ясували деталі того, як поводиться звук у різні часи та в різних місцях на Марсі, і результати дуже відрізняються від тих, до яких ми звикли на Землі. Марсохід NASA Perseverance на Марсі несе кілька мікрофонів. Ці пристрої, призначені для вивчення властивостей матеріалів на Червоній планеті, вловили всілякі додаткові звуки, включно з моторошним бризканням марсіанських пилових дияволів. 

Записи вже показали, що звук на Марсі поводиться своєрідно. Наприклад, шуми нижче 240 герц (приблизно середній C піаніно) поширюються приблизно на 30 футів на секунду (10 метрів на секунду) повільніше, ніж звуки вищого тону. Це пояснюється тим, що молекули вуглекислого газу, які поглинають частину енергії звуку на низьких частотах, складають 95% атмосфери Марса. Такі дивні властивості, якщо їх не врахувати, можуть поставити під загрозу зв’язок у майбутніх місіях на Марс, особливо в місіях з екіпажем. 

Маючи це на увазі, група вчених із французьких і американських інститутів вирішила вивчити швидкість звуку та його затухання — його тенденцію затихати на відстані — у перших 60 футів (20 м) атмосфери Марса. 

Для початку команда зібрала значення різних параметрів, включаючи атмосферний тиск, температуру та хімічний склад, у різних точках Червоної планети з кліматичної бази даних Марса. Зміни в цих параметрах можуть розтягнути або стиснути звукові хвилі, що робить ці фактори важливими для прогнозування властивостей звуку. 

Команда обчислила швидкість і затухання звуку в різні моменти часу в році планети (це приблизно 687 земних днів) і в різних точках марсіанського ландшафту, включаючи гірські вершини та долини. Такий підхід був необхідний, оскільки чинники, що лежать в основі, значно змінюються в просторі та часі. У полярних регіонах, наприклад, полуденна температура може коливатися на 108 градусів за Фаренгейтом (60 градусів за Цельсієм), а рівень вуглекислого газу – на 30% у різні пори року.

Розрахунки дали кілька цікавих висновків, які були опубліковані 7 травня в JGR: Planets. По-перше, пил, схоже, не впливає на поширення звуку, повідомили автори у спільному електронному листі до Live Science — подібно до ситуації на Землі, де, наприклад, пилова буря між вами та аеропортом не завадить вашій здатності чути. літаки, що злітають. Зміна швидкості звуку з температурою (приблизно 0,5 м/с на кожен градус Цельсія) також подібна до земної.

Однак, на відміну від Землі, швидкість і затухання звуку значною мірою залежать від рівня вуглекислого газу. Крім того, хоча швидкість звуку різко зростає приблизно на 240 герц, ступінь зсуву менш виражена при нижчих температурах, ніж при вищих.

Однак найбільша відмінність від Землі пов’язана з величезними коливаннями температури — і, меншою мірою, концентрації вуглекислого газу — щодня. Наприклад, у районі, де зараз знаходиться марсохід Perseverance, рівень ртуті змінюється приблизно на 90 градусів за Фаренгейтом (50 градусів за Цельсієм) протягом дня. Це призводить до того, що звук поширюється зі швидкістю до 100 футів на секунду (30 м/с) і затихає втричі швидше в жаркі години порівняно з холодними. Зміни температури та рівня вуглекислого газу також спричиняють зміну швидкості звуку та ослаблення звуку в різні пори року, хоча цей ефект більш виражений у полярних регіонах.

Результати дозволяють вченим «передбачити швидкість і затухання звуку для будь-якого місця на поверхні Марса в будь-який час року і в будь-який час доби», — повідомили дослідники Live Science. Модель також може покращити розуміння вченими того, як насправді звучать об’єкти, що створюють звук на Марсі. 

«Ми чуємо його [звук] тільки після того, як звук поширюється через атмосферу», — сказали автори. «Наша модель може допомогти відновити характеристики оригінальних джерел звуку». 

Крім того, модель дає уявлення про життя майбутніх мешканців Марса: ранок на вершинах гір може бути найближчим до того, як звук поводиться на Землі. В інший час і в інших місцях, наприклад у другій половині дня на сайті Perseverance, виникне різкий ефект, оскільки високі звуки на близькій відстані досягають вуха швидше, ніж низькі; більш віддалені шуми, зазвичай чутні на Землі, не будуть почуті взагалі.