Що ми почуємо на інших планетах

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

Відомий американський кінорежисер Джордж Лукас (George Lucas) розпочав пресконференцію, присвячену виходу першої частини кіносаги «Зоряні війни», з заяви: «Я знаю, що звук у космосі не розповсюджується. А тепер, будь ласка, ставте ваші запитання». Звичайно, він чудово про це знав — просто грандіозні космічні баталії в абсолютній тиші не чинили би потрібного емоційного впливу на глядачів.

Межі людського слуху

За допомогою слуху людина з повним спектром відчуттів отримує приблизно 15% інформації з навколишнього простору, «звуковий канал» слугує нам для комунікації, звуки відповідальні за виникнення багатьох емоцій. Але так уже склалося, що наші органи слуху еволюційно пристосовані саме для умов рідної планети — тобто азотно-кисневої атмосфери, що має тиск 760 мм ртутного стовпчика (приблизно 100 тис. паскалів) чи трохи менше. Завдяки цьому ми не просто здатні сприймати звукові коливання в діапазоні від 16 Гц до 20 кГц, але й здійснювати їхній «спектральний аналіз»: відрізняти високі тони від низьких, розпізнавати окремі важливі сигнали на тлі шумів тощо.

Звукова хвиля являє собою зону підвищеної густини у пружному середовищі (газі, рідині чи твердому тілі), що рухається зі швидкістю звука. Поодиноку хвилю ми сприймаємо як удар, сплеск або вибух, серію хвиль близької довжини — як музичну гармоніку. Їхня невпорядкованість створює шум. За деяких умов можуть виникати так звані «стоячі хвилі», але їх вдається зареєструвати лише за допомогою приладів.

Зараз ми знаємо, що космос — не абсолютна порожнеча: він заповнений міжпланетною речовиною та міжзоряним газом, у яких постійно виникають звукові хвилі, пов’язані з вибухами зірок, зіткненнями галактик та іншими подіями у Всесвіті. Звісно, людське вухо їх може почути лише після відповідної «інструментальної обробки». Насправді густина речовини за межами земної атмосфери (й навіть у її високих шарах) настільки низька, що й значна її зміна не зможе «струснути» наші барабанні перетинки. Однак деякі небесні тіла, що мають досить щільну газову оболонку, здатні запропонувати широку гаму різноманітних звуків.

Звуки на Титані

Як не дивно, але найближчі до земних «акустичні умови» існують на поверхні Титану — найбільшого супутника планети Сатурн. Його атмосфера має лише у півтора раза більший тиск, ніж наша, і на 98% складається з азоту (в земній атмосфері його 78%). Найсуттєвіша відмінність — температура там не підіймається вище -180°C, тому набирати це «повітря» в легені треба дуже обережно, щоб їх не відморозити. Але, зробивши вдих, людина на Титані зможе нормально розмовляти й почує приблизно те ж саме, що й на Землі, хіба що через більшу густину газів загальний тон звуків буде трохи нижчим. Головне — не забути наступний вдих зробити «нормальним» кисневмісним повітрям, щоб рівень кисню у крові не впав нижче критичного.

В атмосфері Титану постійно присутній помаранчевий серпанок. Часом там утворюються хмари (що можуть вкривати до 8% поверхні цього супутника), які пізніше «проливаються» метаново-етановими дощами. Джерело: ESA

Звуки на Венері

Газові оболонки, головним компонентом яких є азот, не належать до найрозповсюдженіших, бо цей хімічний елемент у Всесвіті зустрічається не дуже часто. Набагато більше у міжзоряному просторі сполук вуглецю. У повсякденному житті ми постійно стикаємося з однією з них — двоокисом вуглецю, або ж вуглекислим газом (CO₂). Він є одним із головних продуктів життєдіяльності людини та й узагалі всіх організмів із кисневим диханням. З нього ж майже на 97% складається атмосфера найближчої планети — Венери. Щоправда, температура на її поверхні сягає 470°C, і людина не може там перебувати навіть у скафандрі. Тиск венеріанської атмосфери у 92 рази більший, ніж на Землі на рівні моря, і за деякими ознаками вона нагадує рідину: наприклад, краще передає високочастотні коливання, а низькочастотні у ній швидко згасають.

Звуки на Марсі

Узагалі структура молекул CO₂ така, що цей газ дуже ефективно «гальмує» звукові хвилі. Тому, знявши шолом скафандра на Марсі (це можна зробити на кілька секунд, попередньо щільно закривши рота й затиснувши ніс), ми практично нічого не почуємо. Марсіанська атмосфера також в основному складається з вуглекислого газу, але тиск біля поверхні там приблизно у 150 разів менший, ніж на Землі, й до того ж він помітно змінюється в залежності від пори року, а діапазон температурних коливань на Червоній планеті взагалі найбільший у Сонячній системі, не рахуючи безатмосферних тіл.

Астронавт на Марсі в уяві художника. Джерело: NASA

Увімкнені на повну потужність динаміки вже на відстані в десяток метрів ми ледь почуємо. Якщо ж людина, вдихнувши попередньо стиснений діоксид вуглецю, спробує щось сказати, то її голос звучатиме приблизно на половину октави нижче, ніж зазвичай — через більшу молекулярну масу вуглекислого газу в порівнянні зі складниками земного повітря. Але, як то кажуть, «не намагайтеся повторити це в реальному житті» — насправді той, хто вдихнув концентрований CO₂, одразу втратить свідомість і потребуватиме медичної допомоги.

Звуки на планетах-гігантах

Найпоширеніші хімічні елементи у Всесвіті — водень і гелій, саме з них складаються газові оболонки планет-гігантів, причому не лише «наших», але й в інших зоряних системах. Щоправда, на тих висотах, де тиск приблизно відповідає земному, дуже холодно, тому людині вдихати таку газову суміш можна лише після попереднього підігріву. Та ефект від цього буде такий самий, як після вдихання чистого гелію: наші голосові зв’язки видаватимуть кумедні високі звуки, знайомі нам по багатьох кінокомедіях (і не забуваймо: час від часу треба буде «провітрювати» легені киснем або звичайним повітрям). До речі, звукові хвилі в такій атмосфері «розносяться» дуже далеко та з великою швидкістю. На Юпітері, а особливо на Нептуні з його найшвидшими вітрами в Сонячній системі, ми би постійно чули гучний шум, у якому «відлунювали» би всі складні атмосферні процеси на цих небесних тілах.

Юпітер. Джерело: ESA/Hubble

Звуки на екзопланетах

Щодо планет інших зірок, то для них можна придумати величезний спектр можливих складників атмосфери, часом досить екзотичних (метан CH₄, чадний газ CO, сірчистий газ SO₂ або інертний газ аргон), та на одному з них варто зупинитися детальніше, бо з ним ми теж постійно стикаємось у побуті.

Вигляд поверхні екзопланети, яка обертається навколо Проксими Центавра (комп’ютерна симуляція). Джерело: ESO/M. Kornmesser

Це — водяна пара, звичайна вода в газоподібному стані. Ми звикли уявляти її у вигляді «хмар» або туману, який ефективно «поглинає» звуки, але насправді це просто скупчення дрібних водяних крапель або навіть льодяних кришталиків. Пара ж у чистому вигляді абсолютно прозора і непогано передає звукові коливання. Щоправда, вдихнути її ми не зможемо: у легенях вона відразу почне конденсуватися, створюючи небезпеку для життя. Проте, як вважають астрономи, багато екзопланет можуть мати саме такі «парові» атмосфери, й до того ж саме на таких тілах існуватимуть найкращі умови для виникнення та подальшої еволюції життя.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine