Как можно услышать звук планет
Как НАСА записывает звук, если звук не распространяется в космосе?
НАСА зарегистрировало волны магнитного и электрического поля, связанные с космическими событиями, и перевело эти данные в слышимый человеком диапазон.
Есть бесчисленные вопросы о космосе, которые преследовали ученых на протяжении веков. Чтобы ответить на некоторые из них, мы послали орбитальные аппараты, космические корабли, а иногда даже людей, чтобы собрать образцы и сделать наблюдения, но как вы изучаете то, что не видите?
Люди, естественно, способны слышать и видеть только в определенных конкретных частотах и длинах волн. Однако в космосе множество волн, которые находятся за пределами нашего узкого восприятия, так как же мы их изучаем?
Мы переводим, переделываем и адаптируем их в соответствии с нашими потребностями, чтобы мы могли наблюдать и анализировать их. Науку просто невозможно остановить!
Почему звук не может путешествовать в космосе?
Звуковые волны в основном распространяются путем вибрации частиц в среде, т. е. молекул воздуха. Эти колебания передаются последовательным частицам в среде, что означает, что звуковые волны не могут перемещаться без среды. Причина, по которой мы не можем слышать звук в пространстве, обычно связана с отсутствием такой среды.
Мы можем утверждать, что в космосе есть облака газов, которые могут действовать как среды, но газы не присутствуют равномерно по всему пространству. Кроме того, газы обычно менее плотны в космосе, что означает, что между частицами слишком большие расстояния, поэтому вибрации не могут эффективно распространяться.
Проще говоря, звук не может путешествовать в космосе.
Как ученые слышат звуки Вселенной?
Начнем с того, что ученые фактически не могут «слышать» космические звуки, но у них есть средства для изучения космических волн, преобразуя их в звуковые волны.
Метод преобразования называется Сонификации, если он соответствует определенным критериям:
Космос полно радиоволн, плазменных волн, магнитных волн, гравитационных волн и ударных волн, которые могут путешествовать в космосе без среды. Эти волны регистрируются приборами, которые могут воспринимать эти волны, и данные передаются на наземные станции, где волны кодируются звуком.
Любой слышимый звук имеет такие переменные, как частота, амплитуда и ритм. Различные пространственные волны согласуются с различными свойствами звука (частотой, амплитудой и т. д.) в разных пропорциях, чтобы получить звук.
НАСА имеет прибор под названием EMFISIS (Electrical and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science), подключенный к двум спутникам Van Allen Probes, зондовый космический аппарат, который измеряет магнитные и электрические помехи, когда они окружают Землю. Есть три электрических датчика, которые измеряют электрические возмущения и три магнетрона, которые измеряют колебания в магнитных полях. Некоторые из электромагнитных волн лежат в диапазоне слышимых частот, который служит для ученых основой для перевода оставшихся записанных частот в слышимый диапазон для интерпретации данных. Эти знания о волнах и их тонах помогают нам понять схему, которой они следуют. Кроме того, это только волны, которые находятся вблизи атмосферы Земли.
Хотя научное сообщество уже давно бурлит вопросами, связанными с Солнцем и его недрами, мы также знаем, что ни один спутник или космический аппарат не может долететь до Солнца, не сгорев. Научное наблюдение за солнцем также практически невозможно из-за его яркости. Это оставляет нам возможность наблюдать полевые волны, которые окружают солнце, и естественные вибрации, которые возникают от солнца.
Поверхность солнца является конвективной из-за звуковых волн очень низкой амплитуды. НАСА создало солнечные звуки из данных, собранных в течение 40 дней с помощью гелиосферной обсерватории (SOHO) Michelson Doppler Imager (MDI). Эти данные были обработаны следующим образом:
Это всего лишь один метод, принятый учеными для изучения звуков космоса. Есть также датчики, которые измеряют электрическую активность пыли, когда комета проходит мимо космического корабля!
Да, и космические волны далеки от того, что вы обычно слышите в кино. Не ждите грохота и свиста. Космические волны больше похожи на сирены и свистки!
Насколько полезны звуки космоса?
Десятки космических звуков прошли через процесс сонификации. Слуховая система человека уникальна в том смысле, что она может идентифицировать паттерны, поэтому мы распознаем, является ли определенный тон повторяющимся или нет. Эта возможность была использована учеными для разделения и идентификации данных.
Если вы посмотрите на набор данных и расшифруете его, было бы более разумно, если бы вы могли его услышать, а не анализировать экран всплесков или диаграмму. Вот почему Сонификация стала популярным методом анализа космических явлений.
Роберт Александр, специалист по ультразвуковой обработке в Исследовательской группе по солнечной и гелиосферной среде в Университете Мичигана, во время изучения солнечных данных услышал гул, частота которого соответствовала периоду вращения Солнца. Этот звук подразумевал, что он, вероятно, будет периодическим. Это помогло ему сделать вывод, что существуют как быстрые, так и медленные солнечные ветры, которые периодически обрушиваются на землю.
Это только один пример; сонификация также показала, что юпитерианская молния существует. Это помогло исследовать ударные волны, которые формируются, когда магнитное поле планеты препятствует солнечному ветру, и многое другое!
Ученые превратили эти звуки в музыку, применив цифровые технологии.
Эта практика сонификации была использована для инновационного сотрудничества между Европейской южной обсерваторией (ESO) стипендиатом Крисом Харрисоном и слабовидящим астрономом Университета Портсмута доктором Николасом Бонном. Доктор Бонн создал мюзикл, в котором он дал осязаемые формы звездам и черным дырам. Он и его команда переосмыслили звезды, связав громкость звука с яркостью звезды, тон с цветом звезды и так далее.
Это шоу было в основном попыткой открыть чудесный космический мир для аудитории, которая может иметь проблемы со зрением, учитывая, что астрономия в значительной степени связана со зрением и наблюдением.
Симфония 13 миллиардов лет: звуки Солнечной системы и далеких звезд
«Музыка» космоса — известный метод исследований, при котором различные космические объекты подвергают «озвучке». Космос наполнен электромагнитными (и не только) волнами самых разных частот: рентгеновское и гамма- излучение, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны. Некоторые волны мы можем усилить и перевести в звуковые сигналы.
Преобразовывать космическое излучение в звуковые волны можно для двух целей:
Ученые постоянно выкладывают сборники космической «музыки» (не приходится сетовать на редкий выход новых «альбомов»), поэтому каждый может составить собственную картотеку звуков вселенной, заняться научными поисками, сделать ремикс. Или просто послушать концерт в исполнении Марса.
«Дыхание» вселенной
Гравитационные волны, зарегистрированные недавно обсерваторией LIGO, преобразовали в звуковые. Колебания частоты звука соответствует колебанию частоты гравитационных волн.
Ученым Института теоретической физики Ватерлоо так понравился этот звук, что на его основе они записали блюз.
Шум из далекого космоса
Так называемые быстрые радиовсплески (FRB) — это единичные радиоимпульсы длительностью несколько миллисекунд неизвестной природы, регистрируемые радиотелескопами по всему миру. Типичная энергия всплесков, по оценкам, эквивалентна выбросу в космическое пространство энергии, испускаемой Солнцем в течение нескольких десятков тысяч лет.
Впервые и абсолютно случайно быстрый радиовсплеск был обнаружен в феврале 2007 года. Потребовалось 10 лет исследований, чтобы установить источник импульсов, который находится в карликовой галактике в 3 млрд световых лет от Земли. Однако что именно вызывает всплески длинных волн в конце электромагнитного спектра, остается предметом дискуссий.
Как «звучат» все планеты Солнечной системы
Как распространяется звук на поверхности наших ближайших соседей? Да, у Меркурия нет атмосферы, и на его поверхности было бы очень тихо. Тем не менее можно услышать вибрации, если прижать ухо к земле. Напротив, у Венеры очень плотная атмосфера из углекислого газа и азота. Звуковые волны могут ощущаться приглушенными, потому что они проходят через нечто более плотное, чем воздух, но менее плотное, чем вода.
На Марсе очень тихо, а вот Юпитер, вероятно, является одной из самых громких планет в солнечной системе — у газового гиганта много облачных слоев, поэтому любой шум создаст много отскоков. Теоретически один звук будет иметь многочисленные эхо-сигналы. Эти и другие звуки можно послушать в ролике выше.
Звуки Красной планеты
Подробнее о Марсе. Ролик записан в период с января 2004 года по апрель 2015 года и демонстрирует путь в 42,2 километра.
Микрофон Opportunity использовался на приборе, предназначенном для измерения химического состава горных пород и почвы путем их испарения по технологии лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии. Лазер «выстреливает» в мишень, которая «взрывается» в виде плазмы и создает очень резкую волну давления, акустический сигнал которой пропорционален массе разрушаемого образца. Использование микрофона для настройки, калибровки и фокусировки лазера помогает улучшить работу инструмента, но в то же время позволяет записать множество новых звуков с поверхности Красной планеты.
Лебединая песнь Cassini
Аппарат Cassini, который скоро пожертвует собой ради науки, записал звуки ударов сотен кольцевых частиц в секунду, которые испарялись в электрически возбужденный газ.
Звуки грозы на Сатурне
Cassini также отправляет ученым звуки, передающие хаотичное движение глубоко в атмосфере под облаками Сатурна.
Оркестр TRAPPIST-1
Канадские астрофизики озвучили движение экзопланет в системе TRAPPIST-1. Орбиты планет этой системы лежат близко к центральной звезде — так, год на шестой планете длится чуть больше 12 дней. Орбиты небесных тел известны лишь с некоторой точностью, известно, что периоды планет соотносятся попарно почти как целые числа — резонансы. Например, резонанс 2:3 означает, что на три оборота одной планеты приходится в точности два оборота другой планеты.
«Кошачье» мурлыканье кометы Чурюмова-Герасименко
Ученые Европейского космического агентства использовали свой корабль «Розетта», чтобы записать звук, издаваемый кометой Чурюмова-Герасименко вследствии колебания магнитного поля. Чтобы мы могли услышать этот звук, его частота была увеличена примерно в 10 000 раз.
Космические сонаты
Озвученная версия одного из самых мощных взрывов во вселенной — гамма-всплеска GRB 080916C. Воспроизводимые ноты представляют собой соответствие гамма-лучам, полученным космическим телескопом Fermi Gamma-ray Space Telescope.
Это видео является компиляцией 241 сверхновых J1 типа Ia, появившихся в результате взрывов белых карликов. Каждой сверхновой была назначена нота, которая игралась по следующим правилам:
Солнечный хорал
Вы слышите запись, сделанную в период с 1998 по 2010 гг. спектрометром на борту космического корабля Advanced Composition Explorer NASA, замерявшего скорость солнечного ветра. В общей сложности 88 840 сэмплов, собранных за 12-летний период, были сжаты для создания двух секунд аудио (файл был зациклен). 27-дневный солнечный период вращения звучит как шум с частотой около 68,5 Гц.
Последний аккорд сегодня сыграют ученые Бирмингемского университета, представившие аудиозаписи звучания древнейших звезд Млечного Пути, на основе данных, собранных космическим телескопом «Кеплер». Астрономы измерили акустические колебания нескольких древних звезд в скоплении M4 и на их основе воссоздали звуки.
Музыка космоса: Как звучат Солнце, Земля и другие планеты
Думаете, в космосе нет звуков? На самом деле вселенная полна звуков, издаваемых электромагнитными волнами, инфракрасным, гамма- и рентгеновским излучениями. Все они сливаются в причудливую, но завораживающую музыку, с которой предлагаю вам познакомиться.
Думаете, в космосе нет звуков? есть. но может ли муравей услышать нашу музыку?может ли колония червей летящая на куске камня покрытого тонким слоем перегноя возомнить себя повелителями ГАЛАКТИКИ. почему то черви думают что это так.
Какие будет издавать звуки Солнце, если поместить его в огромную комнату
Механизм перевода всех этих волн в звуки?
Панорама Марса со звуками
Опубликована новая обзорная панорама Марса в высоком качестве со звуками красной планеты.
NASA опубликовало 360-градусную панораму на обзорную площадку Van Zyl Overlook, сделанную марсоходом Perseverance. Панорама опубликована на YouTube-канале NASA Jet Propulsion Laboratory.
Была использована система визуализации Mastcam-Z. Панорама размером 2,4 миллиарда пикселей состоит из 992 отдельных изображений, соединенных вместе.
Снимки были сделаны в период с 15 по 26 апреля 2021 года. Снимок марсохода на этой панораме был сделан ранее, 20 марта 2021 года, в 31-й день миссии. Он был добавлен, чтобы лучше представить масштаб и перспективу с точки зрения марсохода.
Аудиозапись звуков Марса была записана 22 февраля 2021 года. Убраны фоновые звуки марсохода.
Будут ли поняты послания, которые мы отправляли в космос?
Четыре зонда несут на себе таблички или записи, предназначенные для объяснения их происхождения любому, кто сможет их найти.
Пластинка, прикреплённая к межпланетной станции «Пионер 10»
Известно, что космические корабли “Пионер” и “Вояджер” содержат сообщения для всех, кто когда-нибудь сможет их найти. Оба Пионера несут мемориальную доску, а Вояджеры – фонографическую пластинку. На создание этих объектов потребовалось огромное количество усилий, но может ли инопланетный наблюдатель по-настоящему понять сообщения, которые мы отправили в космос?
Хотя мы не можем принимать что-либо как должное, когда дело доходит до того, как эти сообщения могут или не могут быть интерпретированы, давайте предположим, что существа, которые могут найти космический корабль, могут, по крайней мере, видеть или слышать глазами или ушами, похожими на наши. Каждое сообщение было разработано с учетом не только информации, которую оно должно было нести, но и средств достижения понимания с помощью общих знаменателей, встречающихся во всей Вселенной.
Пионер 10 и 11 имеют алюминиевую пластину размером 15 x 23 см, анодированную золотом. Табличка прикреплена к опорным стойкам рядом с автобусом космического корабля (основной корпус). Карл Саган и Фрэнк Дрейк сыграли ключевые роли в дизайне мемориальной доски, а Линда Зальцман Саган, жена Сагана в то время, была художницей, которая фактически нарисовала изображения, выгравированные на мемориальной доске.
Табличка Пионеров представляет собой анодированную золотом алюминиевую пластину с выгравированными на ней изображениями
Наиболее яркой особенностью мемориальной доски являются фигуры мужчины и женщины, расположенные поверх силуэта самого космического корабля «Пионер». Хотя это ясно передает наш физический размер и форму, а также тот факт, что половой диморфизм присутствует у людей, черты лица пары имеют мало деталей, к примеру, уши не видно. И мужчина, и женщина с закрытыми ртами, и зрители могут вообще не понять, что это рты. Первоначальный проект рисунка содержал изображение мужчины и женщины, державшихся за руки, но Саган, однако, быстро понял, что пришельцы поймут это как рисунок одного живого существа, поэтому рисунок был откорректирован.
У пары мягкое выражение лица (что, возможно, было попыткой избежать всего, что можно было бы интерпретировать как враждебное послание), и видно, как мужчина поднимает правую руку ладонью к зрителю. Хотя этот жест явно передает приветствие при просмотре другим человеком, инопланетянин может не иметь возможности интерпретировать этот жест. Однако он показывает, что у людей есть большие пальцы рук, а также общий диапазон движений верхних конечностей.
Что касается представленных научных данных, то в левом верхнем углу таблички показано два основных состояния атома водорода: длина волны излучения которого (радиолиния нейтрального водорода), равная 21 см, принята в качестве базовой единицы измерения размеров и расстояний в этом послании. Если можно сделать вывод, что это изображение водорода, время и расстояние должны быть понятны.
Мемориальная доска также содержит карту нашего Солнца относительно 14 пульсаров, а также центр нашей галактики, на которой указаны расстояния до пульсаров и их частота в двоичной системе счисления. Поскольку это изображение передает обильные объективные данные, космические виды вполне могут легко их интерпретировать.
Пионер, отправляющийся в межзвездное пространство
Наконец, мемориальная доска содержит карту Солнечной системы. Карта солнечной системы, вероятно, является одной из наиболее легко интерпретируемых частей мемориальной доски, при этом показано, что Пионер произошел с третьей планеты. Мемориальная доска была создана в то время, когда Плутон все еще считался девятой планетой (до открытия других транснептуновых карликовых планет, таких как Эрида и Седна, среди прочих), но она все равно направила бы внимание читателя на Землю, если бы они могли выяснить, что изображена наша Солнечная система.
Золотая пластинка «Вояджера»
Пластинка «Вояджера» требует большего от того, кто ее найдет, но дает взамен больше информации. Эти фонографы, прикрепленные к космическому кораблю, имеют обложку и более 90 минут аудио на обратной стороне. На обложке изображено то же изображение водорода и та же карта пульсара, что и на мемориальной доске Пионера. Чрезвычайно важно, что записи Вояджера содержат инструкции о том, как их воспроизводить, например, как прикрепить прикрепленный стилус, с какой скоростью вращения запись должна вращаться, а также правильную форму сигналов, генерируемых записью. Он также явно сообщает читателю, как узнать, правильно ли он просматривает изображения, посредством гравировки того, как должно выглядеть первое изображение (круг). Хотя это может показаться очень сложным.
Золотая пластинка «Вояджера» (слева) представляет собой позолоченный медный диск диаметром 12 дюймов. Его крышка из алюминия гальванически покрыта сверхчистым образцом урана-238.
Инопланетный вид может столкнуться с большими трудностями в интерпретации аудиозаписей, музыки и изображений, содержащихся на записи. Имеется более 50 приветственных сообщений на разных языках. Хотя особенности сообщений, скорее всего, не поддаются интерпретации, они по крайней мере передадут слушателю разнообразие существ, создавших космические аппараты.
Точно так же выбранные музыкальные композиции демонстрируют широкий диапазон человеческих музыкальных стилей (от произведений Бетховена и Стравинского до произведений Чака Берри и других). В то время как тексты песен, вероятно, являются тарабарщиной для инопланетян, бит и ритм песни могут многое передать инопланетному слушателю.
Возможно, наибольшее значение имеют 115 изображений, закодированных на записи. Первые шесть изображений, если они декодированы должным образом, предоставляют читателю огромные технические данные относительно математических определений, масштабов и размеров, а также дополнительную информацию о нашем местонахождении и о том, как нас найти. Изображения Солнца и его спектра, а также некоторых планет в нашей Солнечной системе могут помочь первооткрывателям найти нас, если они решат посетить Земле. Также имеется около 20 медицинских и научных диаграмм, включая структуру ДНК и подробные изображения анатомии человека. Эти изображения, вероятно, можно правильно интерпретировать, учитывая их конкретный характер.
Запись “Вояджера” также содержит множество изображений людей, занятых различными видами деятельности (включая потребление пищи, просмотр в микроскоп и даже выход в открытый космос). Хотя многие из этих изображений будет трудно интерпретировать (например, изображение женщины, облизывающей рожок мороженого или фотография струнного квартета), изображения, по крайней мере, передают, что люди создали сложную цивилизацию с некоторой степенью передовых технологий.
Изучайте дальше зонды, несущие послания другим цивилизациям, это их не единственная функция:
«Услышать» космос: от темной материи до кометы Чурюмова — Герасименко
Известно, что звук в безвоздушном пространстве не распространяется. Но назвать космос немым нельзя. Рассказываем, как «звучат» планеты и другие космические объекты, и где их послушать.
Радио для темной материи
Темная материя — составляет большую часть Вселенной. Ученым известно (благодаря гравитационным аномалиям), что темная материя существует, но зарегистрировать её пока не удалось. Она не излучает свет, а также любое другое электромагнитное излучение, видимое современным телескопам. Группа физиков предложила способ детекции темной материи — «послушать» её. Они разрабатывают своеобразное «радио», на основе детекторов гравитационных волн. Они будут улавливать аксионы — гипотетические нейтральные частицы, удерживающие протоны и нейтроны вместе — составляющие существенную часть холодной тёмной материи.
В этом году физики из Стокгольмского университета предложили подход, который усилит эффект «радио». Они предположили, что электрическое поле аксионов можно использовать для создания колебаний в плазме, что сделает сигнал более явным.
Отметим, что в 2017 году аналогичный проект начали развивать в Стэндфордском университете. В основу их «радио» для темной материи легла концепция корпускулярно-волнового дуализма. Она предполагает, что материальные микроскопические объекты при одних условиях проявляют свойства волн, а при других — свойства частиц. И эти волны можно зарегистрировать с помощью антенн и резонаторов. Нужно лишь настроиться на частоту темной материи. Вероятно, сигнал будет очень слабым, поэтому инженеры дополнительно разрабатывают высокочувствительные магнитометры. Они могут чувствовать поля с индукцией менее одного фемтогаусса. Пока ученые пытаются «расслышать» темную материю, некоторые звуки космоса можно послушать уже сейчас.
Черная дыра и «голос» Юпитера
Чтобы мы могли услышать, как «звучат» планеты и другие небесные тела, физики преобразуют электромагнитные волны в звуковые. Это творческий процесс, который похож на создание музыки. Впервые космическое излучение преобразовали в звук в 1996 году. Тогда зонд «Галилео» сделал запись электромагнитных волн Юпитера. Правда, позже оказалось, что это были заряженные частицы от спутника планеты — Ганимеда.
Сделать нужную аудиозапись удалось в 2016 году. Тогда НАСА опубликовало запись с космического аппарата «Юнона» в момент его вхождения в магнитосферу Юпитера. Зонд передал на Землю звуки, которые возникли при взаимодействии магнитного поля планеты и солнечного ветра.
Существует аналогичная запись с Сатурна. Её сделал зонд «Кассини», который вылетел с Земли в 1997 году. Источник радиоволн, которые издает Сатурн, — полярное сияние на полюсах планеты длительностью от нескольких минут до часа. Акустический фон газового гиганта характеризуется большим количеством высоких и низких тонов и постоянным изменением частоты звучания.
В 2014 году аппарат «Филы» с зонда «Розетта» высадился на поверхность кометы Чурюмова — Герасименко. Там он зафиксировал издаваемый ей звук с помощью инструмента для изучения плазменной среды. Комета «поет» на частоте 40–50 мГц — вибрации вызывают частицы плазмы, проходящие сквозь магнитное поле.
Если говорить о других небесных телах, то еще в 2003 году физики из Кембриджа под руководством Эндрю Фабиана (Andrew Fabian) обнаружили «поющую» черную дыру в кластере Персея — в центре скопления галактик. Астрономы использовали телескоп «Чандра». Он улавливал рентгеновское излучение, которое исходило из самого центра кластера. Так ученые выявили звуковые волны от сверхмассивной черной дыры.
Скопление галактик способствует тому, что космический газ «пульсирует» из-за множества гравитационных воздействий — он и издает низкий «звук», указывающий на изменение давления в черной дыре. Ученые считают, что она поет уже многие миллиарды лет, а издаваемый ей шумовой фон на 57 октав ниже ноты «до». Это — за пределами слышимости человеческого уха.
Музыка с «Хаббла»
Сотрудники НАСА превратили в «музыку» ультразвуковые данные, которые получил телескоп «Хаббл». Каждому элементу на сделанных снимках специальный компьютерный алгоритм назначил свой звук. Звездам и небольшим галактикам присвоил короткие звуки, а спиральным галактикам — длинные.
Многие западные издания назвали эту «музыку» жуткой и пугающей. Кстати, у NASA есть собственный аккаунт в SoundCloud — там агентство выкладывает не только тематические подкасты, но и другие звуки из космоса.
О чем еще мы пишем в нашем «Мире Hi-Fi»:
Российские ученые записали музыку космических пульсаров
Новый ультразвуковой сенсор позволит «послушать» бактерии — как он устроен
«Послушай, чтобы найти поломку»: аудиозаписи неисправных индустриальных машин
«Стервозная Бетти» и современные аудиоинтерфейсы: почему они говорят женским голосом?
Аудиоинтерфейсы: звук как источник информации на дороге, в офисе и в небе
«Гул Земли»: теории заговора и возможные объяснения