Виноват углекислый газ?
На марсоходе Perseverance NASA работают несколько микрофонов. Они зафиксировали массу дополнительных звуков. К примеру, записали страшное шуршание марсианских пылевых дьяволов. Так называются мощные пыльные бури. Одна из них, в которую попал марсоход в сентябре 2021 года, была высотой 120 метров.
Интересный факт: первые звуки на поверхности другой планеты записали советские аппараты «Венера-13» и «Венера-14» в 80-х годах прошлого века.
Аудиоматериалы, присланные Perseverance, озадачили ученых, потому что акустика на Марсе абсолютно не земная.
Звук на Марсе в разное время дня имеет разную скорость
Замечено, что шумы с частотой ниже 240 Герц (примерно так, в среднем, звучит пианино) распространяются на 10 м/с медленнее, чем более высокочастотные звуки. Данный факт объясняется тем, что 95% атмосферы Красной планеты составляет углекислый газ, молекулы которого забирают из низкочастотных звуковых волн часть энергии.
Это обстоятельство может поставить под вопрос связь в будущих человеческих экспедициях на Красной планете.
Основываясь на вышеизложенных данных, объединенная научная команда из США и Франции начала серьезно изучать скорость звука на Марсе. Особое внимание было уделено свойству звуковых волн терять силу в пределах первых 20 метров.
С акустикой здесь все очень сложно
Сперва исследователи обратились к базам данных о климате Марса. Они сопоставили и проанализировали параметры атмосферного давления, температуры и химического состава воздуха. Известно, что если эти факторы меняются, то звуковые волны могут растягиваться, или, напротив, сжиматься. Следовательно, происходит ускорение или замедление скорости звука.
В итоге ученые составили таблицу, в которую внесли скорость звука и его ослабевание в разные дни и сезоны марсианского года (686,98 земных суток). Кроме того, исследователи рассмотрели скорость и затухание звука в различных точках Красной планеты, на «уровне моря» и в высокогорьях.
Местоположение на Марсе очень важно, так как от этого также очень зависит скорость распространения звуковых волн. Если брать полярные области, то «летняя» температура в полдень может отличаться от «зимней» на 60-70 °С, а уровень CO2 способен колебаться на 30% и более в разные сезоны года.
Результаты исследований были опубликованы 7 мая 2024 года в научном журнале JGR: Planets. Ученые выдвинули несколько очень интересных тезисов.
Во-первых, пыль не оказывает вообще никакого воздействия на звук, не замедляет и не ускоряет. Впрочем, как и на Земле.
Во-вторых, на Марсе, как и у нас, скорость звука растет с повышением температуры воздуха — примерно 0,59 м/с на каждые 0,5 °С. Кстати, данное правило работает абсолютно со всеми газами.
В-третьих, как уже было сказано, на Марсе скорость распространения звуковых волн напрямую связано с концентрацией углекислого газа в атмосфере. Чем больше CO2, тем медленнее будет двигаться звук, чья частота ниже 240 Герц.
В-четвертых, главная фишка Красной планеты — это запредельные скачки температуры в течение суток. К примеру, в тех местах, где сейчас ведет исследовательскую деятельность марсоход Perseverance, столбик ртути может опускаться ночью почти на 50 °С.
В жару звук теряет силу в три раза быстрее, чем когда за бортом лютый марсианский холод. Особенно такие суточные изменения выражены в полярных широтах.
Памятка будущим марсианам
Теперь ученые могут спрогнозировать скорость звука и его затухания в любой точке Марса в любое время суток и года. Также им удалось расширить понимание, как в действительности звучат объекты на Марсе.
А теперь важная информация для будущих марсиан. Звук, как на Земле, будет на Марсе только на горных вершинах и только рано утром. Днем же колонистов Красной планеты ждет большое количество акустических сюрпризов. К примеру, звуки будут неравномерными. Сначала люди услышат высокочастотные звуковые волны, а потом уже низкочастотные. Кроме того, если жители Марса захотят общаться звуками, то им придется подходить друг к другу в три раза ближе, чем на Земле, иначе они рискуют ничего не услышать.
