Кейсы 31 марта 2022

Ваш голос на Марсе будет звучать странно: почему так происходит

Ученые недавно подтвердили скорость звука на Марсе с помощью оборудования на марсоходе Perseverance. «Хайтек» рассказывает подробности о новом исследовании и сравнивает, как звучит голос на Земле и Марсе.

Читайте «Хайтек» в

В ходе нового исследования ученые НАСА подтвердили, что скорость звука на Марсе и на Земле сильно отличается. Результаты могут иметь серьезные последствия для общения между будущими марсианами.

Как работает звук?

Когда мы слышим звук, то на самом деле ощущаем вибрацию барабанных перепонок. Она появляется из-за волн давления, которые доходят до ушей человека от источника звука. Чтобы преодолеть это расстояние, нужна какая-то среда, например, воздух. Звуковые волны могут проходить через жидкости и даже твердые тела, но идеальная среда — воздух.

Чем отличается звук на Марсе и на Земле?

У Марса очень необычная атмосфера по сравнению с Землей, с другой температурой, плотностью и химическим составом. Эти различия влияют на некоторые показатели звука, например:

Объем

Уровень звука на Марсе будет гораздо ниже. Все из-за того, что атмосфера Красной планеты примерно в 100 раз более разреженная, чем земная. Как показало новое исследование, ее плотность составляет около 0,020 кг/м³ по сравнению с 1,2 кг/м³ на нашей планете.

Это влияет на то, как звуковые волны распространяются от источника к детектору, что приводит к более мягкому сигналу. На Марсе человеку нужно быть гораздо ближе к источнику звука, чтобы слышать его на том же уровне громкости, что и на Земле.

Качество

Атмосфера Марса на 96% состоит из углекислого газа и поглощает много высоких звуков, поэтому на большие расстояния распространялись бы только звуки в более низкой тональности. Этот эффект известен как затухание — ослабление сигнала на определенных частотах. Чем дальше человек будет находиться от источника, тем заметнее этот эффект.

Скорость

Звукам, издаваемым в холодной марсианской атмосфере, потребуется немного больше времени, чтобы достичь уха. При средней температуре поверхности около –63 °C скорость звука на Марсе составляет около 240 м/c. Это уже доказали ученые в ходе нового исследования. Эти результаты озвучил на 53-й Лунной и планетарной научной конференции ученым-планетологом Батистом Чиде из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Для сравнения, скорость звука на Земле составляет примерно 340 м/c на Земле.

Ученые использовали инструмент Perseverance SuperCam, который воздействует лазером на скалы для изучения марсианской геологии. Измерив время, которое потребовалось отрывистым щелчкам, чтобы достичь микрофона SuperCam, они установили скорость звука на Марсе с точностью плюс-минус 0,51%.

Также ученые выяснили, что скорость звука с частотой ниже 240 Гц упала до 230 м/с. На Земле этого не происходит, поскольку звуки в слышимом диапазоне частот (от 20 Гц до 20 кГц) распространяются с постоянной скоростью. «Марсианская идиосинкразия», как называют ее ученые, связана с «уникальными свойствами молекул двуокиси углерода при низком давлении». Это делает марсианскую атмосферу единственной в Солнечной системе, которая влияет на изменение скорости звук прямо в середине слышимого диапазона, пишут ученые.

Этот акустический эффект приведет к тому, что человек будет слышать высокие звуки раньше, чем басы. Ниже 240 Гц существует много акустической информации, включая низкие частоты музыки и самые нижние регистры человеческого голоса (обычно мужского). Музыка на Марсе звучала бы совершенно беспорядочно (особенно с увеличением расстояния). Если добавить эффект затухания или приглушение высоких частот, то акустический опыт станет еще более странным.

Как звучит голос на Марсе?

В совокупности эти три фактора изменят звучание человеческого голоса в атмосфере Марса. Однако стоит учитывать, что сама атмосфера Марса непригодна для жизни людей, и им придется носить скафандры и пользоваться радиосвязью.

Однако в рамках популяризации миссии Perseverance НАСА поделилась специальным инструментом, который искажает звук человека и дает понять, как бы он звучал на Марсе. Послушайте, как звучит голос на Земле и Марсе.