kozmos.hr
Svemir

Brzina zvuka na Marsu drugačija nego na Zemlji

Perseverance. Izvor: Nasa.gov.
objavljeno

Prve audio snimke s Marsa otkrivaju uglavnom miran, djelomično vjetrovit, planet na kojem postoje dvije različite brzine zvuka koje bi na naš sluh imale čudan ‘odgođeni učinak’.

Brzina zvuka

Brzina zvuka ovisi o gustoći materijala kroz koji zvučni valovi putuju (i, dodatno, o nekim drugim varijablama uključujući temperaturu). U Zemljinoj atmosferi na 20°C zvuk putuje brzinom od 343 m/s, ali u mnogo gušćem mediju vode kreće se brzinom od 1480 m/s.

Marsova jedva prisutna atmosfera je preko 100 puta rjeđa od Zemljine, tako da se zvuk kreće puno sporije kroz nju, putujući brzinom od samo 240 m/s.

Rover Perseverance. Izvor: NASA/JPL/Caltech.
Rover Perseverance istražuje površinu Crvenog planeta od veljače 2021. godine (©NASA/JPL/Caltech).

NASA-in rover Perseverance – koji je sletio na Crveni planet u veljači 2021. – otkrio je neke neobičnosti zvuka na Marsu koje znanstvenici nisu očekivali.

Neobična svojstva zvuka

Tim znanstvenika koristio je mikrofon na Perseveranceovom SuperCam instrumentu i otkrio da zvuk višeg tona putuje brže na Marsu od nižih tonova, što nije zabilježeno nigdje drugdje.

Do otkrića su došli kada su – nakon potvrde očekivanih rezultata da je brzina zvuka na Marsu sporija nego na Zemlji – testirali način širenja zvuka lasera. Naime, zvuk lasera prošao je 250 metara u sekundi, tj. 10 metara više od očekivanog!

Znanstvenici kažu da se ovo čudno ponašanje može objasniti toplinskim fluktuacijama u prvih 10 kilometara Marsove atmosfere.

Naime, tijekom dana – dok sunčeve zrake udaraju i zagrijavaju marsovsku stijenu – konvektivni propuh i turbulencija pokreću ovaj sloj marsovskog zraka (također poznat kao ‘Planetarni granični sloj’; eng. Planetary Boundary Layer). Pritom dolazi do promjene ponašanja molekula ugljičnog dioksida. Marsova atmosfera sadrži 96% ugljičnog dioksida, ali je ondašnji atmosferski tlak vrlo nizak. Za usporedbu Zemljina mnogo gušća atmosfera sadrži samo 0,041% ugljičnog dioksida!

Brže ‘putovanje’ visokih tonova

Upravo zbog ovih jedinstvenih svojstava molekula ugljičnog dioksida pri niskom tlaku, Mars je jedina atmosfera stjenovitog planeta u Sunčevom sustavu koja doživljava promjenu brzine zvuka točno u sredini zvučnog pojasa (20 Herca do 20.000 Hertz).

Na frekvencijama iznad 240 Herca, „vibracijski načini molekula ugljičnog dioksida koji se aktiviraju sudarom nemaju dovoljno vremena da se opuste ili vrate u prvobitno stanje,“ objasnili su članovi istraživačkog tima. To u konačnici rezultira zvučnim valovima viših frekvencija koji putuju više od 10 m/s brže od niskofrekventnih.

Dakle – najjednostavnijim primjerom objašnjeno – kada bismo stajali na površini Marsa i netko bi na određenoj udaljenosti od nas puštao glazbu, do nas (tj. našeg uha) najprije bi došli visoki tonovi, a tek onda niže frekvencije.

Nastavak istraživanja

Tim planira nastaviti koristiti SuperCam podatke mikrofona kako bi promatrao kako stvari poput dnevnih i sezonskih varijacija mogu utjecati na brzinu zvuka na Marsu.

Konačno, jedan od ciljeva istraživanja je i usporediti očitanja akustične temperature s očitanjima drugih instrumenata kako bi pokušali shvatiti velike fluktuacije.

NASA uočila impresivne tragove kineskog marsovskog rovera Zhurong

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Baptiste Chide et al., „Sound Speed on Mars measured by the SuperCam microphone on Perseverance,“ Objavljeno predavanje sa znanstvenog skupa: 53rd Lunar and Planetary Science Conference (2022).

Sylvestre Maurice et al., „In situ recording of Mars soundscape,“ Nature (2022).

Tereza Pultarova (1. travnja 2022.), „The speed of sound on Mars is different from Earth, Perseverance rover finds,“ space.com (pristup 2. travnja 2022).

Juliette Collen, Daniel Lawler (1. travnja 2022.), „First audio recorded on Mars reveals two speeds of sound,“ phys.org (pristup 2. travnja 2022).

Student povijesti koji u slobodno vrijeme voli čitati i pisati o svojim najdražim temama - povijesti, svemiru i astronomiji.