სივრცე არ არის ერთგვაროვანი არაფერი. სხვადასხვა ობიექტებს შორის არის გაზისა და მტვრის ღრუბლები. ისინი სუპერნოვას აფეთქებების ნარჩენები და ვარსკვლავების წარმოქმნის ადგილია. ზოგიერთ რაიონში ეს ვარსკვლავთშორისი გაზი საკმარისად მკვრივია ხმის ტალღების გასავრცელებლად, მაგრამ ისინი არ არიან მგრძნობიარე ადამიანის სმენის მიმართ.
ისმის ხმა სივრცეში?
როდესაც ობიექტი მოძრაობს - იქნება ეს გიტარის სიმის ვიბრაცია თუ ფეთქებადი ფეიერვერკი - ის გავლენას ახდენს ახლომდებარე ჰაერის მოლეკულებზე, თითქოს უბიძგებს მათ. ეს მოლეკულები ეჯახება მათ მეზობლებს და ისინი, თავის მხრივ, შემდეგ მოლეკულებს. მოძრაობა ტალღასავით ვრცელდება ჰაერში. როდესაც ის ყურამდე აღწევს, ადამიანი აღიქვამს მას როგორც ხმას.
როდესაც ხმის ტალღა გადის ჰაერში, მისი წნევა მერყეობს ზევით და ქვევით, როგორც ზღვის წყალი ქარიშხალში. ამ ვიბრაციებს შორის დროს ხმის სიხშირე ეწოდება და იზომება ჰერცებში (1 ჰც არის ერთი რხევა წამში). უმაღლეს წნევის მწვერვალებს შორის მანძილს ტალღის სიგრძე ეწოდება.
ხმა შეიძლება გავრცელდეს მხოლოდ ისეთ გარემოში, რომელშიც ტალღის სიგრძე არ აღემატებასაშუალო მანძილი ნაწილაკებს შორის. ფიზიკოსები ამ "პირობით თავისუფალ გზას" უწოდებენ - საშუალო მანძილს, რომელსაც მოლეკულა გადის ერთთან შეჯახების შემდეგ და მეორესთან ურთიერთქმედების შემდეგ. ამრიგად, მკვრივ გარემოს შეუძლია მოკლე ტალღის სიგრძის ბგერების გადაცემა და პირიქით.
გრძელი ტალღის ბგერებს აქვთ სიხშირე, რომელსაც ყური აღიქვამს დაბალ ტონად. გაზში, რომლის საშუალო თავისუფალი ბილიკი 17 მ-ზე მეტია (20 ჰც), ხმის ტალღები იქნება ძალიან დაბალი სიხშირის მქონე ადამიანების მიერ აღქმისთვის. მათ ინფრაბგერას უწოდებენ. თუ არსებობდნენ უცხოპლანეტელები ყურებით, რომლებსაც ესმით ძალიან დაბალი ნოტები, მათ დანამდვილებით იცოდნენ, ისმის თუ არა ხმები კოსმოსში.
შავი ხვრელის სიმღერა
დაახლოებით 220 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე, ათასობით გალაქტიკის გროვის ცენტრში, სუპერმასიური შავი ხვრელი ყველაზე დაბალ ხმას გუგუნებს, რაც კი ოდესმე გაუგია სამყაროს. 57 ოქტავა C შუა C-ზე ქვემოთ, რაც დაახლოებით მილიონ მილიარდჯერ უფრო ღრმაა ვიდრე ადამიანის სმენა.
ყველაზე ღრმა ხმას, რომელსაც ადამიანები მოისმენენ, აქვს დაახლოებით ერთი ვიბრაციის ციკლი წამის 1/20-ში. პერსევსის თანავარსკვლავედში მდებარე შავ ხვრელს აქვს დაახლოებით ერთი რხევის ციკლი ყოველ 10 მილიონ წელიწადში.
ეს ნათელი გახდა 2003 წელს, როდესაც ნასას ჩანდრას კოსმოსურმა ტელესკოპმა აღმოაჩინა რაღაც გაზში, რომელიც ავსებს პერსევსის კასეტურს: სინათლისა და ბნელის კონცენტრირებული რგოლები, როგორიცაა ტალღები აუზში. ასტროფიზიკოსები ამბობენ, რომ ეს წარმოუდგენლად დაბალი სიხშირის ხმის ტალღების კვალია. უფრო ნათელი -ეს არის ტალღების მწვერვალები, სადაც გაზზე წნევა ყველაზე დიდია. მუქი რგოლები არის დეპრესიები, სადაც წნევა უფრო დაბალია.
ხმა შეგიძლიათ ნახოთ
ცხელი, მაგნიტიზებული გაზი ტრიალებს შავი ხვრელის ირგვლივ, როგორც წყალი ტრიალებს კანალიზაციის გარშემო. მოძრაობისას ის ქმნის ძლიერ ელექტრომაგნიტურ ველს. საკმარისად ძლიერია შავი ხვრელის კიდესთან ახლოს მყოფი გაზის აჩქარება სინათლის სიჩქარემდე, აქცევს მას უზარმაზარ აფეთქებებად, რომელსაც რელატივისტური ჭავლები ეწოდება. ისინი აიძულებენ გაზს თავის გზაზე შემობრუნდეს გვერდით და ეს ეფექტი იწვევს კოსმოსიდან შემზარავ ხმებს.
ისინი მოგზაურობენ პერსევსის გროვაში მათი წყაროდან ასობით ათასი სინათლის წლის მანძილზე, მაგრამ ბგერას შეუძლია იმოგზაუროს მანამ, სანამ საკმარისი გაზი იქნება მის გადასატანად. ასე რომ, ის ჩერდება გაზის ღრუბლის კიდეზე, რომელიც ავსებს პერსევსის გალაქტიკის გროვას. ეს ნიშნავს, რომ მისი ხმის მოსმენა დედამიწაზე შეუძლებელია. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ეფექტი მხოლოდ გაზის ღრუბელზე. როგორც ჩანს, სივრცეში ყურება ხმის გამაძლიერებელი კამერით.
უცნაური პლანეტა
ჩვენი პლანეტა ღრმა კვნესას ისმენს ყოველ ჯერზე, როცა მისი ქერქი მოძრაობს. მაშინ ეჭვგარეშეა ვრცელდება თუ არა ბგერები სივრცეში. მიწისძვრას შეუძლია შექმნას ვიბრაციები ატმოსფეროში ერთიდან ხუთ ჰც-მდე სიხშირით. თუ საკმარისად ძლიერია, მას შეუძლია ქვებგერითი ტალღების გაგზავნა ატმოსფეროში გარე სივრცეში.
რა თქმა უნდა, არ არსებობს მკაფიო საზღვარი, სადაც მთავრდება დედამიწის ატმოსფერო და იწყება სივრცე. ჰაერი თანდათან თხელდება, სანამ საბოლოოდსაერთოდ ქრება. დედამიწის ზედაპირიდან 80-დან 550 კილომეტრამდე, მოლეკულის საშუალო თავისუფალი გზა დაახლოებით კილომეტრია. ეს ნიშნავს, რომ ჰაერი ამ სიმაღლეზე დაახლოებით 59-ჯერ უფრო თხელია, ვიდრე შესაძლებელი იქნებოდა ხმის მოსმენა. მას შეუძლია მხოლოდ გრძელი ინფრაბგერითი ტალღების გადატანა.
როდესაც 2011 წლის მარტში იაპონიის ჩრდილო-აღმოსავლეთ სანაპიროზე 9.0 მაგნიტუდის მიწისძვრა მოხდა, სეისმოგრაფებმა მთელ მსოფლიოში დააფიქსირეს მისი ტალღები დედამიწაზე გამავალი და ვიბრაციამ გამოიწვია დაბალი სიხშირის ვიბრაცია ატმოსფეროში. ამ ვიბრაციებმა გაიარა მთელი გზა, სადაც ევროპის კოსმოსური სააგენტოს გრავიტაციის ველი და სტაციონარული Ocean Circulation Explorer (GOCE) თანამგზავრი ადარებენ დედამიწის გრავიტაციას დაბალ ორბიტაზე ზედაპირიდან 270 კილომეტრზე. თანამგზავრმა შეძლო ამ ხმის ტალღების ჩაწერა.
GOCE-ს აქვს ძალიან მგრძნობიარე ამაჩქარებლები ბორტზე, რომლებიც აკონტროლებენ იონური ამომყვანს. ეს ხელს უწყობს თანამგზავრის სტაბილურ ორბიტაზე შენარჩუნებას. 2011 წლის 11 მარტს, GOCE-ის აქსელერომეტრებმა დააფიქსირეს ვერტიკალური ცვლა თანამგზავრის ირგვლივ ძალიან თხელ ატმოსფეროში, ისევე როგორც ჰაერის წნევის ტალღოვანი ძვრები, მიწისძვრის ხმის ტალღების გავრცელებისას. სატელიტის ძრავებმა შეასწორეს ოფსეტი და შეინახეს მონაცემები, რაც მიწისძვრის ინფრაბგერითი ჩანაწერის მსგავსი გახდა.
ეს ჩანაწერი კლასიფიცირებული იყო თანამგზავრის მონაცემებში, სანამ მეცნიერთა ჯგუფმა რაფაელ ფ. გარსიას ხელმძღვანელობით არ გამოაქვეყნა ეს დოკუმენტი.
პირველი ხმა შემოვიდასამყარო
დროის უკან დაბრუნება რომ შესაძლებელი ყოფილიყო, დიდი აფეთქების შემდეგ დაახლოებით პირველი 760000 წელი, შეიძლება გაერკვია არის თუ არა კოსმოსში ხმა. იმ დროს სამყარო იმდენად მკვრივი იყო, რომ ხმის ტალღებს თავისუფლად შეეძლო გადაადგილება.
დაახლოებით იმავე დროს, პირველმა ფოტონებმა დაიწყეს სინათლე კოსმოსში მოგზაურობა. ამის შემდეგ, ყველაფერი საბოლოოდ გაცივდა იმდენი, რომ სუბატომური ნაწილაკები ატომებად კონდენსირებულიყო. სანამ გაციება მოხდებოდა, სამყარო სავსე იყო დამუხტული ნაწილაკებით - პროტონებით და ელექტრონებით - რომლებიც შთანთქავდნენ ან ფანტავდნენ ფოტონებს, ნაწილაკებს, რომლებიც ქმნიან სინათლეს.
დღეს ის დედამიწამდე აღწევს მიკროტალღური ფონის სუსტი შუქის სახით, რომელიც ჩანს მხოლოდ ძალიან მგრძნობიარე რადიოტელესკოპებისთვის. ფიზიკოსები ამ რელიქტურ გამოსხივებას უწოდებენ. ეს არის უძველესი შუქი სამყაროში. ის პასუხობს კითხვას არის თუ არა სივრცეში ხმა. CMB შეიცავს სამყაროს უძველესი მუსიკის ჩანაწერს.
სინათლე დასახმარებლად
როგორ გვეხმარება სინათლე იმის გაგებაში, არის თუ არა კოსმოსში ხმა? ხმის ტალღები მოძრაობენ ჰაერში (ან ვარსკვლავთშორის გაზში) წნევის რყევების სახით. როდესაც გაზი შეკუმშულია, ის უფრო ცხელდება. კოსმოსური მასშტაბით, ეს ფენომენი იმდენად ინტენსიურია, რომ ვარსკვლავები წარმოიქმნება. და როდესაც გაზი ფართოვდება, ის კლებულობს. ადრეულ სამყაროში გავრცელებულმა ხმის ტალღებმა იწვევდნენ წნევის უმნიშვნელო რყევებს აირისებრ გარემოში, რაც თავის მხრივ ტოვებდა ტემპერატურის დახვეწილ რყევებს, რომლებიც აისახება კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონზე.
ტემპერატურული ცვლილებების გამოყენება, ფიზიკავაშინგტონის უნივერსიტეტმა ჯონ კრამერმა მოახერხა კოსმოსიდან ამ საშინელი ხმების აღდგენა - გაფართოებული სამყაროს მუსიკა. მან გაამრავლა სიხშირე 1026-ზე ისე, რომ ადამიანის ყურებს შეეძლო მისი მოსმენა.
ასე რომ არავის ესმის კივილი კოსმოსში, მაგრამ იქნება ბგერითი ტალღები, რომლებიც გადაადგილდებიან ვარსკვლავთშორისი გაზის ღრუბლებში ან დედამიწის გარე ატმოსფეროს იშვიათ სხივებში.
