Что мы услышим на других планетах

 https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2018/10/zaglushka-e1538748301621.png
Володимир Манько
Журналіст

Известный американский кинорежиссер Джордж Лукас (George Lucas) начал пресс-конференцию, посвященную выходу первой части киносаги «Звездные войны», с заявления: «Я знаю, что звук в космосе не распространяется. А теперь, пожалуйста, задавайте ваши вопросы». Конечно, он прекрасно об этом знал — просто грандиозные космические баталии в абсолютной тишине не оказывали бы нужного эмоционального воздействия на зрителей.

Границы человеческого слуха

Посредством слуха человек с полным спектром чувств получает примерно 15% информации из окружающей пространства, «звуковой канал» служит нам для коммуникации, звуки несут ответственность за возникновение многих эмоций. Но так уж сложилось, что наши органы слуха эволюционно приспособлены именно для условий родной планеты — то есть азотно-кислородной атмосферы, имеющей давление 760 мм ртутного столба (примерно 100 тыс. паскалей) или немного меньше. Благодаря этому мы не просто способны воспринимать звуковые колебания в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц, но и осуществлять их «спектральный анализ»: отличать высокие тона от низких, распознавать отдельные важные сигналы на фоне шумов и т.п.

Звуковая волна представляет собой зону повышенной плотности в упругой среде (газе, жидкости либо твердом теле), движущуюся со скоростью звука. Одиночную волну мы воспринимаем как удар, хлопок или взрыв, серию волн близкой длины — как музыкальную гармонику. Их неупорядоченность создает шум. При определенных условиях могут возникать так называемые стоячие волны, но их удается зарегистрировать только с помощью приборов.

Сейчас мы знаем, что космос — не абсолютная пустота: он заполнен межпланетным веществом и межзвездным газом, где постоянно возникают звуковые волны, связанные со взрывами звезд, столкновениями галактик и другими событиями во Вселенной. Конечно, человеческое ухо может услышать их только после соответствующей «инструментальной обработки». На самом деле плотность вещества за пределами земной атмосферы (и даже в ее высоких слоях) настолько низка, что ее изменение не сможет «встряхнуть» наши барабанные перепонки. Однако некоторые небесные тела, обладающие достаточно плотной газовой оболочкой, способны предложить широкую гамму разнообразных звуков.

Звуки на Титане

Как это ни удивительно, ближайшие к земным «акустические условия» существуют на поверхности Титана — крупнейшего спутника планеты Сатурн. Его атмосфера имеет лишь в полтора раза большее давление, чем наша, и на 98% состоит из азота (в земной атмосфере его 78%). Самое существенное отличие — температура там не поднимается выше -180°C, поэтому набирать этот «воздух» в легкие нужно очень осторожно, чтобы их не отморозить. Но, сделав вдох, человек на Титане сможет нормально разговаривать и услышит примерно то же, что и на Земле, разве что из-за большей плотности газов общий тон звуков будет несколько ниже. Главное — не забыть следующий вдох сделать «нормальным» кислородсодержащим воздухом, чтобы уровень кислорода в крови не упал ниже критического.

В атмосфере Титана постоянно присутствует оранжевая дымка. Временами там образуются облака (которые могут укрывать до 8% поверхности этого спутника), позже «проливающиеся» метаново-этановыми дождями. Источник: ESA

Звуки на Венере

Газовые оболочки, главным компонентом которых является азот, не относятся к наиболее распространенным, поскольку этот химический элемент во Вселенной встречается не особо часто. Заметно больше в межзвездном пространстве соединений углерода. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с одним из них — двуокисью углерода, или углекислым газом (CO₂). Он является одним из главных продуктов жизнедеятельности человека и вообще всех организмов с кислородным дыханием. Из него же почти на 97% состоит атмосфера ближайшей планеты — Венеры. Правда, температура на ее поверхности достигает 470°C, и человек не может там находиться даже в скафандре. Давление венерианской атмосферы в 92 раза больше, чем на Земле на уровне моря, и по некоторым признакам она напоминает жидкость: например, лучше передает высокочастотные колебания, а низкочастотные в ней быстро угасают.

Звуки на Марсе

Вообще структура молекул CO₂ такова, что этот газ очень эффективно «тормозит» звуковые волны. Поэтому, сняв шлем скафандра на Марсе (это можно сделать на несколько секунд, предварительно плотно закрыв рот и зажав нос), мы практически ничего не услышим. Марсианская атмосфера также в основном состоит из углекислого газа, но давление у поверхности там примерно в 150 раз меньше, чем на Земле, и к тому же оно заметно меняется в зависимости от времени года, а диапазон температурных колебаний на Красной планете вообще наибольший в Солнечной системе, не считая безатмосферных тел.

Астронавт на Марсе в представлении художника. Источник: NASA

Включенные на полную мощность динамики уже на расстоянии десятка метров мы едва услышим. Если же человек, вдохнув предварительно сжатый диоксид углерода, попытается что-то сказать, то его голос будет звучать примерно на половину октавы ниже обычного — из-за большей молекулярной массы углекислого газа по сравнению со составляющими земного воздуха. Но, как говорится, «не пытайтесь повторить это в реальной жизни» — на самом деле тот, кто вдохнул концентрированный CO₂, сразу потеряет сознание и будет нуждаться в медицинской помощи.

Звуки на планетах-гигантах

Самые распространенные химические элементы во Вселенной — водород и гелий, именно из них состоят газовые оболочки планет-гигантов, причем не только «наших», но и в других звездных системах. Правда, на тех высотах, где давление примерно соответствует земному, там очень холодно, поэтому человеку вдыхать такую ​​газовую смесь можно только после предварительного подогрева. Но эффект от этого будет такой же, как после вдыхания чистого гелия: наши голосовые связки начнут издавать забавные высокие звуки, знакомые нам по многим кинокомедиям (и не забывайте: время от времени нужно будет «проветривать» легкие кислородом или обычным воздухом). Кстати, звуковые волны в такой атмосфере «разносятся» очень далеко и с большой скоростью. На Юпитере, а особенно на Нептуне с его самыми быстрыми ветрами в Солнечной системе, мы бы постоянно слышали громкий шум, в котором «отражались» бы все сложные атмосферные процессы на этих небесных телах.

Юпитер. Источник: ESA/Hubble

Звуки на экзопланетах

Что касается планет иных звезд, то для них можно придумать огромный спектр всевозможных составляющих атмосферы, порой довольно экзотических (метан CH₄, угарный газ CO, сернистый газ SO₂ или инертный газ аргон), но на одной из них стоит остановиться подробнее, поскольку с ней мы тоже постоянно сталкиваемся в быту.

Вид поверхности экзопланеты, обращающейся вокруг Просимы Центавра (компьютерная симуляция). Источник: ESO/M. Kornmesser

Это — водяной пар, обычная вода в газообразном состоянии. Мы привыкли представлять его в виде «облаков» или тумана, эффективно «поглощающего» звуки, но на самом деле это просто скопление мелких водяных капель или даже ледяных кристалликов. Пар же в чистом виде абсолютно прозрачен и неплохо передает звуковые колебания. Правда, вдохнуть его мы не сможем: в легких он сразу начнет конденсироваться, создавая опасность для жизни. Однако, как считают астрономы, многие экзопланеты могут иметь именно такие «паровые» атмосферы, и к тому же именно на таких телах должны существовать наилучшие условия для возникновения и дальнейшей эволюции жизни.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t. me/ustmagazine