Na Marsie dzieją się dziwne rzeczy z prędkością dźwięku

Prędkość dźwięku na Marsie płata figle naukowcom. Nowe ustalenia z Perseverance

Naukowcom udało się potwierdzić prędkość dźwięku na Marsie, wykorzystując sprzęt umieszczony na łaziku Perseverance. Odkrycie może mieć ważne konsekwencje dla przyszłych systemów komunikacji między Ziemią a Czerwoną Planetą.

Na Marsie dźwięki o wyższych tonach wydają się przemieszczać szybciej niż dźwięki niskie. Rewelacje te ujawnnił na konferencji Lunar and Planetary Science Conference Baptiste Childe, planetolog z Los Alamos National Laboratory.

Prędkość dźwięku na Marsie

Warto wspomnieć, że prędkość dźwięku nie ma stałej wartości. Zmienia się w zależności od gęstości i temperatury ośrodka – im gęstszy ośrodek, tym większa prędkość fali. W ziemskiej atmosferze, przy temperaturze 20oC prędkość dźwięku wynosi 343 m/s, w wodzie 1480 m/s, a w stali 5100 m/s.

Marsjańska atmosfera jest bardzo rzadka – jej gęstość odpowiada gęstości atmosfery ziemskiej na wysokości 30 km i składa się głównie z dwutlenku węgla (95%). Już sam ten fakt sprawia, że dźwięk będzie tam rozchodził się inaczej niż na Ziemi.

Czytaj też: Trzy tańczące duchy na Marsie. Perseverance uwiecznił zjawisko wiru pyłowego

Ale warstwa marsjańskiej atmosfery znajdująca się tuż nad powierzchnią – tzw. planetarna warstwa graniczna – oznacza dodatkowe komplikacje. W ciągu dnia ocieplenie powierzchni powoduje powstawanie prądów konwekcyjnych, które wywołują silne turbulencje.

Naukowcy zmierzyli prędkość dźwięku na Czerwonej Planecie przy pomocy mikrofonów, które pozwalają usłyszeć dźwięki Marsa oraz lasera, który może wyzwolić falę o dokładnie znanej częstotliwości. Zespół Chide’a zmierzył czas pomiędzy wystrzałem lasera a dźwiękiem docierającym do mikrofonu SuperCam na wysokości 2,1 metra, aby zmierzyć prędkość dźwięku na powierzchni.

Prędkość dźwięku uzyskana za pomocą tej techniki jest obliczana dla całej ścieżki propagacji akustycznej, która biegnie od ziemi do wysokości mikrofonu. Dlatego przy każdej długości fali jest ona zniekształcana przez zmiany temperatury, prędkości i kierunku wiatru wzdłuż tej ścieżki.

Baptiste Childe

Wyniki potwierdzają to, co wiemy o marsjańskiej atmosferze – dźwięki rozchodzą się w niej w pobliżu powierzchni z prędkością około 240 m/s.

Ze względu na wyjątkowe właściwości cząsteczek dwutlenku węgla przy niskim ciśnieniu, Mars jest jedyną atmosferą planety w Układzie Słonecznym, która doświadcza zmian prędkości dźwięku w samym środku słyszalnego pasma – od 20 herców do 20 000 herców.

Baptiste Childe

Na Marsie dźwięk porusza się o ponad 10 m/s szybciej przy wyższych częstotliwościach niż przy niskich. Może to prowadzić do tego, co naukowcy nazywają „wyjątkowym doświadczeniem słuchowym”, gdzie dźwięki o wyższych częstotliwościach docierają do słuchacza szybciej niż dźwięki o niższych częstotliwościach.