Reist Schall durch den Raum?

• April 25, 2024

Weltraumschlachten in den Filmen sind laute Angelegenheiten mit Explosionen und Explosionen, die die Schiffe treffen. Aber würde Klang wirklich durch den Raum reisen? Die einfache Antwort lautet nein. Doch es steckt noch mehr dahinter.

Was ist Ton?
Klang ist eine Art Energie. Es entsteht, wenn etwas vibriert. Was auch immer die Schwingung erzeugt, wie deine Stimme, ist das Quelle des Klangs. Der Schall bewegt sich durch die Luft oder ein anderes Material von der Quelle weg.

Luftmoleküle sausen mit hoher Geschwindigkeit herum, sodass sie insgesamt ziemlich gleichmäßig verteilt sind. Aber was ist, wenn Sie sich entscheiden, Gitarre zu spielen? Die Saiten vibrieren. Wenn sich eine Schnur nach außen bewegt, drückt sie die nahe gelegenen Luftmoleküle zusammen. Dies schafft einen Bereich, in dem die Moleküle dichter sind. Wenn sich die Saite zurückbewegt, bleibt ein Bereich mit weniger Partikeln übrig, sodass sie weniger dicht ist.

Die Schwingung breitet sich nach außen aus, weil die Bereiche mit abwechselnder hoher und niedriger Dichte die Dichte der Moleküle neben ihnen ändern und so weiter. Hier wird gezeigt, wie sich die Dichte während der Schallwelle ändert. Die unterschiedlichen Dichten verursachen winzige Änderungen des Luftdrucks und unsere Ohren reagieren empfindlich darauf. Unser Gehirn interpretiert sie als Geräusche.

Die Frequenz eines Geräusches sagt uns, wie oft die Wellen ankommen. Je niedriger die Frequenz, desto niedriger die Tonhöhe. Das niedrigste Geräusch, das das menschliche Ohr erkennt, sind zwanzig Wellen pro Sekunde.

Weltraumschlachten - laut oder leise?
Da Schall Partikel benötigt, um die Schwingung zu tragen, kann er sich nicht durch ein Vakuum bewegen. Diese Demonstration zeigt, was mit dem Klingeln einer Glocke in einem Glas passiert, wenn die Luft abgepumpt wird. Wenn die Luft ausgeht, wird das Geräusch leiser. Sie können nicht die ganze Luft herausholen, so dass Sie ein schwaches Geräusch hören können, das lauter wird, wenn sie die Luft wieder hereinlassen.

Wenn wir eine Weltraumschlacht beobachten würden, würden wir keine Explosion hören, wenn ein Schiff getroffen würde - es sei denn, wir wären dabei! In diesem Fall könnte das Geräusch durch den Rumpf kommen und die Luft im Inneren würde es weiter tragen.

Astronauten
Da der Mond keine Atmosphäre hat, kommunizieren Astronauten an der Oberfläche per Funk. Radiowellen sind elektromagnetische Strahlung wie Licht, daher benötigen sie keine Partikel, um sie zu tragen. Wenn zwei Astronauten nahe beieinander wären, könnten sie möglicherweise direkt sprechen, indem sie Helme berühren, um den Schall zu übertragen. Unterwassertaucher in Helmen tun dies.

Laute Sonne
Vibration ist Klang und die Sonne vibriert die ganze Zeit. Diese Schwingungen werden durch Konvektion direkt unter der Sonnenoberfläche erzeugt. Konvektion ist die Art und Weise, wie Wärme in einer Flüssigkeit (Flüssigkeit oder Gas) übertragen wird. Heißeres, weniger dichtes Material steigt auf und kühleres, dichteres Material sinkt. Konvektion ist, wie Wasser auf dem Herd kocht. Sie sehen große Blasen aufsteigen und brechen, wenn sie auf die Oberfläche treffen, und das Wasser wird sehr aufgeregt.

Ähnliches passiert in der Sonne, aber wir können es nicht hören. Die Schallwellen wandern nicht durch den Raum zu uns und die Frequenz ist für menschliche Ohren zu niedrig. Die Ein- und Ausbewegungen der Schwingungen können jedoch von einem speziellen Instrument auf dem SOHO-Raumschiff (Solar and Heliospheric Observatory) erfasst werden.

Ist der Weltraum ein Vakuum?
Wir wissen, was Klang ist, also denken wir jetzt darüber nach, was ein Vakuum ist. Ein perfektes Vakuum würde keine Partikel enthalten. Wir kennen keine davon. Selbst das beste Laborvakuum der Erde hat einige hundert Partikel pro Kubikzentimeter. Das mag sich nach viel anhören, aber denken Sie daran äußerst kleine Partikel. Jeder Kubikzentimeter der Luft, die Sie atmen, enthält etwa dreißig Billionen Partikel. (Das ist eine 3, gefolgt von 19 Nullen!) Selbst im Raum zwischen den Sternen befinden sich ungefähr fünf Teilchen pro Kubikzentimeter, und es gibt mehr in Nebeln.

Das singende Schwarze Loch
Wir haben gesehen, dass die akustischen (Schall-) Wellen der Sonne nicht sehr weit kommen, aber die Schwingung selbst kann visuell erfasst werden. Im Jahr 2003 beobachtete ein Team von Astronomen aus Cambridge, England, Druckwellen - im Wesentlichen Schallwellen -, die von einem Schwarzen Loch im etwa 250 Millionen Lichtjahre entfernten Perseus-Galaxienhaufen kamen.

Ein Schwarzes Loch saugt keine Materie auf wie jemand, der durch einen Strohhalm trinkt. Gas und anderes Material umkreisen es in einer Akkretionsscheibe und spiralförmig in das Schwarze Loch. Aufgrund seiner starken Schwerkraft gibt es eine starke Reibungserwärmung, die Energie als Röntgenstrahlung freisetzt. Das Cambridge-Team beobachtete die Region mit dem Chandra-Röntgenobservatorium.

Energie aus dem Schwarzen Loch erwärmt das nahe gelegene Gas und macht es weniger dicht als der Rest des Gases im Cluster. Gelegentlich wird eine Welle energetischer Partikel in das Gas freigesetzt, die das Äquivalent einer Schallwelle verursacht. Diese Wellen zeigen sich als enorme Wellen im Gas - 30.000 Lichtjahre im Durchmesser. Sie können die Wellen im Gas in diesem NASA-Bild sehen. Die Astronomen verwendeten die Wellen, um die Frequenz der Welle zu berechnen. Das Schwarze Loch singt nur eine Note: eine B-Dur, die 57 Oktaven tiefer liegt als die mittlere C eines Klaviers. Ihre Frequenz beträgt eine pro 10 Millionen Jahre und ist unvorstellbar weit unter unserer Hörschwelle.

Kann Schall durch den Raum reisen?
Zusammenfassend ja. Es gibt Geräusche im Raum in Form von sich sehr langsam bewegenden Schallwellen. Die Teilchendichte variiert im Raum, aber es gibt kein perfektes Vakuum. Wir können die Wellen mit Teleskopen erfassen.

Aber nein, es ist kein Ton zu hören Klang Wir meinen etwas, das wir mit einem empfindlichen Mikrofon hören oder erkennen können. Weltraumexplosionen würden schweigen.

Referenz:
Niels Marquardt, „Einführung in die Prinzipien der Vakuumphysik“ //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

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