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“毅力號(hào)”計(jì)算出火星上的音速,只有240米/秒!這是咋算出來(lái)的?

來(lái)源:hao123百家號(hào)     時(shí)間:2022-04-16 18:37:22

聲音是什么?是一種波,聲音的傳播本質(zhì)就是波在介質(zhì)中的傳播。所以音速就是:介質(zhì)中微弱壓強(qiáng)擾動(dòng)的傳播速度,其大小因媒質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)而異。一般我們理解的音速是340米/秒,這個(gè)速度的前置條件就是:在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,溫度為15攝氏度。

很明顯,環(huán)境不同,介質(zhì)不同,聲音的速度就不同。這里有一點(diǎn)要特別指出:聲音的傳播需要介質(zhì),因此在真空環(huán)境內(nèi),聲音是無(wú)法傳播的,所以太空中總是靜悄悄的。

所以在我們看影視劇時(shí),有些星際大戰(zhàn)的場(chǎng)景,漆黑的宇宙空間里戰(zhàn)艦對(duì)轟,聲音震耳欲聾,這就說(shuō)明這部劇的編劇沒(méi)有科學(xué)常識(shí),稍微有點(diǎn)排面的影視劇,太空?qǐng)鼍岸际驱嫶髤s寂靜無(wú)聲的,最多加一些配樂(lè)。因?yàn)樘帐钦婵窄h(huán)境,就算戰(zhàn)爭(zhēng)再激烈,也不會(huì)有聲音傳播出來(lái)。

好啦,閑話不多說(shuō),既然地球大氣的音速約為340米/秒,那么作為人類第二故鄉(xiāng)目標(biāo),首選的移民星球——火星,它上面的音速是多少呢?了解這個(gè)是關(guān)鍵數(shù)據(jù),對(duì)人類了解乃至后續(xù)開(kāi)發(fā)火星都是十分重要的。

毅力號(hào)自2020年7月30號(hào)發(fā)射升空,在經(jīng)過(guò)了7個(gè)月的連續(xù)飛行后,于2021年2月降落在火星表面;2021年4月,它第一次將火星大氣中的二氧化碳成功轉(zhuǎn)化為氧氣。這樣算來(lái),毅力號(hào)在火星表面已經(jīng)連續(xù)工作14個(gè)月以上了。

在這個(gè)過(guò)程中,毅力號(hào)通過(guò)自身攜帶的麥克風(fēng)設(shè)備,已經(jīng)成功多次將火星這顆遙遠(yuǎn)星球上的真實(shí)聲音傳回地球。根據(jù)這些真實(shí)的聲音,科學(xué)家們據(jù)此展開(kāi)了大量的研究,試圖從這些雜亂無(wú)章的聲音信息里找出那些潛在有用的信息。

在今年舉辦的第53屆月球和行星科學(xué)大會(huì)上,科學(xué)家們公布了其中一項(xiàng)研究成果:通過(guò)分析毅力號(hào)上麥克風(fēng)設(shè)備錄制傳回的音頻,通過(guò)計(jì)算從激光爆發(fā)、到回彈至麥克風(fēng)所需的時(shí)間,最終計(jì)算出火星上的風(fēng)速。

科學(xué)家們控制火星車,通過(guò)高能激光蒸發(fā)火星上的巖石,了解了這些巖石的結(jié)構(gòu)和組成,再結(jié)合前面計(jì)算出來(lái)的風(fēng)速,最終計(jì)算出:聲音再火星上的速度約為240米/秒。

另外,火星上的的音速并不是一成不變的,它會(huì)隨著頻率的改變發(fā)生細(xì)微變化:實(shí)驗(yàn)顯示,當(dāng)頻率達(dá)到400Hz以上,聲音就能達(dá)到250米/秒左右。

這意味著,如果我們?cè)诨鹦巧蠠o(wú)法展開(kāi)自然交流。原本在地球能夠清晰傳遞的聲音,在火星上就會(huì)變得雜亂無(wú)章:因?yàn)槿祟愒谡f(shuō)話時(shí),一句話中不同的詞發(fā)出的頻率會(huì)有差異,這意味著:同一句話里,不同的詞匯發(fā)聲會(huì)在不同的時(shí)間抵達(dá)聽(tīng)者的位置,這會(huì)讓聲音變得特別混亂。

是不是很有趣,就這么一個(gè)小小的發(fā)現(xiàn),我們就能推測(cè)出我們?cè)诨鹦巧洗嬖谧匀唤涣骼щy。

除此以外,這個(gè)麥克風(fēng)還有別的作用:因?yàn)槁曇粼诓煌瑴囟认?,傳播速度?huì)發(fā)生細(xì)微的改變,因此通過(guò)聲音傳播,毅力號(hào)可以測(cè)量火星表面及其周圍的溫度。

在每次發(fā)射激光時(shí),就能算出一個(gè)音速的基礎(chǔ)上,科學(xué)家們就能算出快速的溫度變化,從而幫助我們更加了解火星。

當(dāng)聲音數(shù)據(jù)和溫度變化數(shù)據(jù)積累到足夠多之后,科學(xué)家就能更進(jìn)一步:分析出火星在冬季或者沙暴等不同事件期間的整體波動(dòng)。為了達(dá)到這一目的,接下來(lái)一年時(shí)間內(nèi)科學(xué)家們將通過(guò)這個(gè)麥克風(fēng),持續(xù)監(jiān)測(cè)計(jì)算來(lái)自火星的聲音。

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