Không gian không phải là không có gì đồng nhất. Giữa các vật thể khác nhau có những đám mây khí và bụi. Chúng là tàn tích của các vụ nổ siêu tân tinh và là nơi hình thành sao. Ở một số khu vực, khí giữa các vì sao này đủ dày đặc để truyền sóng âm thanh, nhưng chúng không dễ bị con người nghe thấy.
Có âm thanh trong không gian không?
Khi một vật thể chuyển động - có thể là sự rung động của dây đàn guitar hoặc pháo hoa phát nổ - nó ảnh hưởng đến các phân tử không khí gần đó, như thể đẩy chúng. Những phân tử này đâm vào các phân tử lân cận của chúng, và những phân tử đó lại trở thành những phân tử tiếp theo. Chuyển động lan truyền trong không khí như một làn sóng. Khi nó đến tai, người đó sẽ cảm nhận nó là âm thanh.
Khi sóng âm truyền qua không khí, áp suất của nó dao động lên xuống giống như nước biển trong cơn bão. Thời gian giữa các dao động này được gọi là tần số của âm thanh và được đo bằng hertz (1 Hz là một dao động trong một giây). Khoảng cách giữa các đỉnh áp suất cao nhất được gọi là bước sóng.
Âm thanh chỉ có thể lan truyền trong môi trường có bước sóng không lớn hơnkhoảng cách trung bình giữa các hạt. Các nhà vật lý gọi đây là "đường tự do có điều kiện" - khoảng cách trung bình mà một phân tử đi được sau khi va chạm với một và trước khi tương tác với một phân tử tiếp theo. Do đó, một môi trường dày đặc có thể truyền âm thanh có bước sóng ngắn và ngược lại.
Âm thanh sóng dài có tần số mà tai nhận thấy là âm thấp. Trong một chất khí có đường truyền tự do trung bình lớn hơn 17 m (20 Hz), sóng âm sẽ có tần số quá thấp để con người nhận biết được. Chúng được gọi là âm thanh hạ tầng. Nếu có người ngoài hành tinh với đôi tai có thể nghe được những nốt rất thấp, họ sẽ biết chắc chắn liệu có thể nghe thấy âm thanh trong không gian vũ trụ hay không.
Bài hát hố đen
Cách khoảng 220 triệu năm ánh sáng, ở trung tâm của một cụm hàng nghìn thiên hà, một lỗ đen siêu lớn đang vo ve nốt thấp nhất mà vũ trụ từng nghe thấy. 57 quãng tám dưới trung bình C, sâu hơn khoảng một triệu tỷ lần so với thính giác của con người.
Âm thanh sâu nhất mà con người có thể nghe được có chu kỳ khoảng một lần rung động cứ 1/20 giây. Một lỗ đen trong chòm sao Perseus có chu kỳ khoảng một dao động cứ sau 10 triệu năm.
Điều này được đưa ra ánh sáng vào năm 2003, khi Kính viễn vọng Không gian Chandra của NASA phát hiện ra thứ gì đó trong khí lấp đầy Cụm Perseus: những vòng sáng và tối tập trung, giống như những gợn sóng trong ao. Các nhà vật lý thiên văn nói rằng đây là dấu vết của sóng âm tần số cực thấp. sáng hơn -đây là những đỉnh của sóng mà áp suất lên chất khí là lớn nhất. Các vòng tối hơn là chỗ lõm ở nơi áp suất thấp hơn.
Âm thanh bạn có thể thấy
Khí nóng từ tính xoáy xung quanh một lỗ đen, giống như nước xoáy quanh một cái cống. Khi nó di chuyển, nó tạo ra một trường điện từ mạnh mẽ. Đủ mạnh để gia tốc khí gần rìa của một lỗ đen gần bằng tốc độ ánh sáng, biến nó thành những vụ nổ khổng lồ được gọi là phản lực tương đối tính. Chúng buộc khí chuyển hướng sang một bên trên đường đi của nó và hiệu ứng này gây ra những âm thanh kỳ lạ từ không gian.
Chúng đi xuyên qua Cụm Perseus cách nguồn của chúng hàng trăm nghìn năm ánh sáng, nhưng âm thanh chỉ có thể truyền đi chừng nào có đủ khí mang theo. Vì vậy, nó dừng lại ở rìa của đám mây khí lấp đầy cụm thiên hà Perseus. Điều này có nghĩa là không thể nghe thấy âm thanh của nó trên Trái đất. Bạn chỉ có thể thấy hiệu ứng trên đám mây khí. Có vẻ như đang nhìn xuyên không gian bằng camera cách âm.
Hành tinh lạ
Hành tinh của chúng ta phát ra tiếng rên rỉ sâu lắng mỗi khi lớp vỏ của nó chuyển động. Sau đó, không còn nghi ngờ gì nữa liệu âm thanh có truyền trong không gian hay không. Một trận động đất có thể tạo ra rung động trong khí quyển với tần số từ một đến năm Hz. Nếu đủ mạnh, nó có thể gửi sóng cận âm qua bầu khí quyển vào không gian bên ngoài.
Tất nhiên, không có ranh giới rõ ràng nơi bầu khí quyển của Trái đất kết thúc và không gian bắt đầu. Không khí dần trở nên loãng hơn cho đến khibiến mất hoàn toàn. Từ 80 đến 550 km trên bề mặt Trái đất, đường đi tự do trung bình của một phân tử là khoảng một km. Điều này có nghĩa là không khí ở độ cao này loãng hơn khoảng 59 lần so với khả năng nghe thấy âm thanh. Nó chỉ có thể mang sóng hạ âm dài.
Khi một trận động đất mạnh 9,0 độ Richter làm rung chuyển bờ biển phía đông bắc Nhật Bản vào tháng 3 năm 2011, các máy đo địa chấn trên khắp thế giới đã ghi lại các đợt sóng của nó đi qua Trái đất, và các rung động này gây ra rung động tần số thấp trong khí quyển. Những rung động này đã di chuyển đến tận nơi Trường trọng lực của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và vệ tinh của Máy thám hiểm tuần hoàn đại dương đứng yên (GOCE) so sánh lực hấp dẫn của Trái đất ở quỹ đạo thấp với 270 km so với bề mặt. Và vệ tinh đã có thể ghi lại những sóng âm thanh này.
GOCE có gia tốc kế rất nhạy trên bo mạch điều khiển bộ đẩy ion. Điều này giúp giữ vệ tinh trong quỹ đạo ổn định. Vào ngày 11 tháng 3 năm 2011, các máy đo gia tốc của GOCE đã phát hiện ra sự dịch chuyển thẳng đứng trong bầu khí quyển rất mỏng xung quanh vệ tinh, cũng như sự thay đổi nhấp nhô của áp suất không khí, khi sóng âm thanh từ một trận động đất lan truyền. Các động cơ đẩy của vệ tinh đã chỉnh sửa độ lệch và lưu trữ dữ liệu, dữ liệu này giống như một bản ghi hạ âm động đất.
Mục nhập này đã được phân loại trong dữ liệu vệ tinh cho đến khi một nhóm các nhà khoa học do Rafael F. Garcia đứng đầu công bố tài liệu này.
Âm thanh đầu tiên trongvũ trụ
Nếu có thể quay ngược thời gian, vào khoảng 760.000 năm đầu tiên sau vụ nổ Big Bang, người ta có thể tìm ra liệu có âm thanh trong không gian hay không. Vào thời điểm đó, vũ trụ dày đặc đến mức sóng âm có thể di chuyển tự do.
Gần như trong cùng một khoảng thời gian, các photon đầu tiên bắt đầu di chuyển trong không gian dưới dạng ánh sáng. Sau đó, mọi thứ cuối cùng cũng nguội đi đủ để các hạt hạ nguyên tử ngưng tụ thành nguyên tử. Trước khi quá trình nguội lạnh xảy ra, vũ trụ chứa đầy các hạt mang điện - proton và electron - hấp thụ hoặc phân tán các photon, những hạt tạo nên ánh sáng.
Ngày nay nó chạm tới Trái đất dưới dạng ánh sáng mờ của nền vi sóng, chỉ có thể nhìn thấy đối với các kính viễn vọng vô tuyến rất nhạy cảm. Các nhà vật lý gọi đây là bức xạ di tích. Nó là ánh sáng lâu đời nhất trong vũ trụ. Nó trả lời câu hỏi liệu có âm thanh trong không gian hay không. CMB chứa bản ghi âm nhạc cổ nhất trong vũ trụ.
Nhẹ giúp
Làm thế nào để ánh sáng giúp chúng ta biết được có âm thanh trong không gian? Sóng âm thanh truyền qua không khí (hoặc khí giữa các vì sao) dưới dạng dao động áp suất. Khi khí bị nén, nó sẽ nóng hơn. Trên quy mô vũ trụ, hiện tượng này dữ dội đến mức các ngôi sao hình thành. Và khi khí nở ra, nó nguội đi. Sóng âm truyền qua vũ trụ sơ khai đã gây ra dao động áp suất nhẹ trong môi trường khí, do đó để lại các dao động nhiệt độ tinh vi được phản ánh trong nền vi sóng vũ trụ.
Sử dụng sự thay đổi nhiệt độ, vật lýĐại học Washington John Kramer đã tìm cách khôi phục những âm thanh kỳ lạ này từ không gian - âm nhạc của vũ trụ đang giãn nở. Anh ấy đã nhân tần số lên 1026lần để tai người có thể nghe thấy anh ấy.
Vì vậy, không ai thực sự nghe thấy tiếng hét trong không gian, nhưng sẽ có sóng âm thanh di chuyển qua các đám mây khí giữa các vì sao hoặc trong các tia hiếm của bầu khí quyển bên ngoài Trái đất.
