Меню

Как воспроизводят звуки космоса

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 — это не что иное, как колебания воздуха. Когда эти вибрации находятся в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, мы можем их услышать!

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.

«Сонификация» — это преобразование любых не слуховых данных в звук и аналогично визуализации данных.

Метод преобразования называется Сонификации, если он соответствует определенным критериям:

  • Воспроизводимость, т. е. Важные элементы данных остаются неизменными, независимо от условий, при которых проводится Сонификация.
  • Данные должны обрабатываться ультразвуком таким образом, чтобы их могли различить даже неподготовленные слушатели.

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:

  • Данные о допплеровской скорости, полученные из MDI (доплеровского тепловизора Майкельсона), были усреднены по солнечному диску Солнца.
  • Обработка проводилась таким образом, чтобы устранить эффекты движения космического аппарата и паразитные шумы.
  • Затем был использован фильтр для выбора чистых звуковых волн.
  • Наконец, данные были интерполированы, так что все недостающие места были покрыты.
  • Затем данные были масштабированы для соответствия диапазону слышимых частот.
Читайте также:  Запуск ракеты вид с космоса

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!

«Гигантские прыжки» — это мелодия, составленная НАСА, которая описывает объем научной активности, связанной с Луной. Каждый звук в музыке существует благодаря данным, которые мы получили. Чем выше шаг в данном разделе, тем больше научных публикаций за этот период.

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.

Наука всегда была многомерной, и человеческое любопытство привело к некоторым поистине удивительным открытиям. Изучение пространства посредством сонификации — это один из таких прорывов, который дал нам силы и позволил заглянуть в глубины космоса, даже несмотря на то, что нам не хватает способности «смотреть» на вселенную.

Источник

Как НАСА записывает звук космоса, если он не распространяется в вакууме

Сегодня сравнительно новым полем для ученых является космос. Мы одновременно знаем про него более чем достаточно, но чаще всего эта информация оказывается либо не совсем корректной, либо и вовсе далекой от правды. Учесть все факторы невероятно сложно, особенно если не забывать про то, что физика космоса заметно отличается от того, что привыкли видеть мы в окружающем нас мире. Каким же образом НАСА борется с этим препятствием? Давайте разбираться.

Физика космоса

В первую очередь важно сказать, что наши знания о физике вне Земли довольно скудны. Истории о том, что в космосе не могут взрываться с яркими вспышками корабли, да и столкновение двух устройств, как в случае «Звездных войн», не произведет столь сильного эффекта, правдивы. Причина в самом понимании, что же такое воздух и как передается звук.

Дело в том, что в окружающей нас среде звуковые волны, которые производим мы или кто-то другой, представляют собой колебание частиц воздуха. При определенном диапазоне этих вибраций человек даже способен их слышать. В космосе же атмосфера максимально разряженная, и если газовые облака и встречаются, их не так много. Как результат, передать звук в такой среде — задача практически нереализуемая, ведь частицы, которые будут ее передавать, находятся друг от друга очень далеко. Однако НАСА сумело разобраться с этим.

Как НАСА решило «взломать» эту проблему

Одним из главных способов извлечь звук из космического пространства является сонификация. Она представляет собой преобразование различных волн, которые часто не имеют никакого отношения к звуку, в звуковые. Так как в космосе полно радиоволн, гравитационных, магнитных и ударных, попытка исследовать их с такой стороны может обернуться успехом. Разумеется, такой ремейк является чисто человеческой инициативой, нашим любопытством, но и какие-то другие данные он тоже способен открывать.

Читайте также:  Визитка для команды космос

Однако это вовсе не значит, что мы не можем создать для него трек самостоятельно

Так как наш слух способен улавливать определенные паттерны, распознавать их и запоминать, это позволяет создать целую область исследований на основе сонифицированных волн. Таким образом ученые могут строить догадки, обращая внимание на повторяющиеся звуки. Возможно, что такая трактовка окажется для нас более информативной, чем просто исследование незнакомых сигналов из космоса. Во всяком случае, это может стать неплохой альтернативой.

Напомним, что также мы рассказывали про самые пугающие звуки космоса, а также как вообще он звучит для нас.

Источник

Возможно ли услышать звуки в космосе?

Из слогана научно-фантастического фильма ужасов «Чужой» все давно знают: «В космосе никто не слышит, как ты кричишь». Это правда, но только до определенного момента. Разбираемся, возможно ли услышать звуки в космосе.

Есть ли звук в космосе?

Звук распространяется волнами, подобно свету и теплу. Но, в отличие от них, звук движется, приводя в колебание молекулы. Таким образом, для того, чтобы звук имел способность путешествовать, необходимо наличие молекул, через которые он мог бы проходить. На Земле звук распространяется вибрирующими молекулами воздуха. Но на больших пустых участках между звездами и планетами, молекул нет, поэтому звука в космосе не существует.

Но с помощью специальных инструментов шум космоса можно услышать

Различные зонды, предназначенные для проведения исследований, способны захватывать радиоизлучения космических объектов. Эти радиоизлучения затем преобразуются в звуковые волны, и мы можем услышать голос космоса.

NASA записало звуки планет

С 2012 года NASA проводит миссию Van Allen Probes. На датчиках зонда Ван Аллена расположены специально разработанные инструменты, чувствительные как к электрическим, так и к магнитным волнам. Удалось установить, что все планеты звучат по-разному. Магнитосфера Юпитера — мощное магнитное поле, которое простирается на тысячи километров вокруг планеты — отдаленно напоминает шум замерзших озер. А атмосфера луны Сатурна, Титана, похожа на белый шум, исходящий из телевизора.

Где слушать звуки космоса?

НАСА составило плейлист из звуков планет, послушать его можно здесь.

Зачем NASA собирает звуки космоса?

В НАСА записывают звуки космоса не ради того, чтобы слушать их зимними вечерами, а в первую очередь потому, что они помогают понять динамическую космическую среду, в которой мы живем. Электромагнитные волны сталкиваются с электронами вокруг Земли. Некоторые из этих освобожденных электронов могут представлять опасность для космических аппаратов или телекоммуникаций: техника может быть повреждена их мощным излучением. Ученым необходимо знать о такой вероятности для того, чтобы успеть что-либо предпринять.

Источник

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:

  • сбора информации в повторяющихся паттернах звука и поиск закономерности, т.е. получение определенного набора данных для исследований;
  • получения эстетическое удовольствие.

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.

Читайте также:  Мир космоса стрижки 2021 год по лунному календарю

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.

Астрофизик Мэтт Руссо визуализировал и создал аудиозапись резонансов. Когда экзопланета совершает транзит перед звездой, играет нота, частота которой связана с периодом обращения небесного тела. Когда две планеты сближаются — звучит удар в барабан. Кроме того, в записи используются данные об изменениях в яркости звезды.

«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:

  • громкость ноты — расстояние до сверхновой, причем более отдаленная сверхновая становилась тише и слабее;
  • протяженность — определялась параметрами светимости сверхновой;
  • инструмент, на котором играли ноту — сверхновые, расположенные в крупных галактиках, игрались на контрабасе, в то время как сверхновые, находящиеся в менее крупных галактиках, игрались на рояле.

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.

Источник