Вчені дають відповідь на запитання, яка швидкість звуку на Марсі

Згідно зі спеціальною теорією відносності Ейнштейна, швидкість світла у вакуумі однакова, де б ви її не вимірювали у Всесвіті. Незалежно від того, де ви знаходитесь — на Землі, Марсі чи Зірці, якщо ви виміряєте швидкість світла, ви побачите, що воно мчить зі швидкістю 299 792 458 метрів на секунду (983 571 056,43 фута на секунду), що є абсолютною межею швидкості Всесвіту.

Звук — це не те саме, що світло. Як пояснює постер до фільму «Чужий», у космосі ніхто не почує вашого крику. Або, кажучи по-іншому, що не продасть багато квитків у кіно, звук не може подорожувати у вакуумі, тому що він є вібрацією, яка поширюється у вигляді акустичної хвилі через середовище, це чи рідина, тверде тіло або газ.

Звук рухається з різною швидкістю крізь ці середовища, причому в середовищах з більшою густиною він рухається швидше. На Землі звук рухається зі швидкістю 1 500 метрів (5 000 футів) на секунду у воді, а в повітрі — близько 340 метрів (1 115 футів) на секунду. У твердих тілах звук рухається набагато швидше, хоча наскільки швидко — залежить від твердого тіла. Вчені, які намагалися обчислити максимальну швидкість звуку, виявили, що вона зменшується зі зменшенням маси атома, а це означає, що звук був би найшвидшим, якби він поширювався у твердому водні. Хоча твердий водень існує лише за надзвичайно високого тиску, як у газових гігантах на кшталт Юпітера, вони підрахували, що звук рухався б у ньому зі швидкістю 36 кілометрів на секунду (22 милі на секунду), що, ймовірно, є найшвидшою швидкістю, з якою може рухатися звук.

Це підводить нас до відповіді на питання, винесене в заголовок цієї статті. Атмосфера Землі набагато щільніша за атмосферу Марса — на поверхні нашої планети вона приблизно в 100 разів щільніша, ніж на червоній. Тому можна було б очікувати, що звук поширюватиметься там повільніше, ніж тут, якщо атмосфера достатньо густа, щоб переносити звук на значні відстані.

Звичайно, у нас є записи звуку на Марсі, в тому числі звуку марсіанського пилового диявола, завдяки армії роботів, яких ми туди відправили. Тож ми знаємо, що звук подорожує туди експериментально.

Насправді Марс — одна з двох планет, де ми дійсно виміряли швидкість звуку. В експерименті 2022 року марсохід НАСА Perseverance вистрілив лазером у каміння і дочекався ударної хвилі, яку почули його мікрофони. Як і на Землі, швидкість звуку змінюється залежно від температури та висоти, але експерименти, проведені марсоходом, показали, що швидкість звуку в кратері Джезеро в середньому становить близько 240 метрів на секунду (540 миль на годину).

Коли на Марсі день змінюється на ніч, швидкість змінюється приблизно на 10 відсотків через падіння температури. Звук на Марсі не перестає бути дивним. Через те, як звук проходить крізь вуглекислий газ при низькому тиску, на Марсі відбувається зміна швидкості звуку в чутному діапазоні.

«Для акустичної хвилі з частотою вище ~240 Гц (трохи нижче середини ДО на фортепіано) коливальні моди CO2, активовані внаслідок зіткнень, не встигають релаксувати свою енергію», — пояснює команда у своїй статті. «Виявилося, що на Марсі частоти вище 240 Гц поширюються більш ніж на 10 м/с швидше, ніж низькі частоти. Це може викликати унікальні відчуття від прослуховування на Марсі, з ранньою появою високочастотних звуків порівняно з базовими».