Dźwięk jest dla nas tak naturalny, że często nawet o nim nie myślimy. Słyszymy ptaki o poranku, ruch uliczny, muzykę ze słuchawek, a może nawet delikatny szum lodówki. Ale co się dzieje, gdy opuszczamy naszą znaną planetę? Czy można usłyszeć cokolwiek w kosmosie? Czy dźwięk istnieje poza Ziemią, czy jest tam jedna wielka głucha… cisza?
Na tym blogu zagłębiamy się w fascynujący świat dźwięku, podróży kosmicznych i nauki. Wyjaśniamy, czym właściwie jest dźwięk, jak się rozprzestrzenia, dlaczego działa inaczej w kosmosie i jak astronauci mogą ze sobą rozmawiać. Zastanawiamy się też, czy w ogóle istnieją sposoby na postrzeganie „dźwięku" w kosmosie.
Czym w ogóle jest dźwięk?
Zanim wykonamy skok w kosmos, musimy zrozumieć, co oznacza dźwięk na Ziemi. Dźwięk jest tworzony przez wibracje. Kiedy coś wibruje - na przykład struna gitary, głośnik lub struny głosowe - wprawia w ruch cząsteczki powietrza wokół niego. Cząsteczki te następnie zderzają się z innymi cząsteczkami, tworząc falę różnic ciśnienia powietrza. Nasze ucho wychwytuje te wibracje, a nasz mózg przekłada je na dźwięk.
W skrócie: dźwięk potrzebuje medium do przemieszczania się. Tym medium może być powietrze, ale także woda, stal, a nawet własne kości.
Przestrzeń: próżnia bez ośrodka
I to jest miejsce, w którym but natychmiast się wierci. Przestrzeń jest zasadniczo próżnią: nie ma lub prawie nie ma cząstek, które mogłyby przenosić wibracje. Bez medium fala dźwiękowa nie może się rozchodzić. Oznacza to, że ściśle rzecz biorąc, w przestrzeni kosmicznej nie można usłyszeć żadnego dźwięku, jaki znamy.
Kiedy statek kosmiczny eksploduje w głębokim kosmosie, wygląda to spektakularnie - ale w przeciwieństwie do hollywoodzkich filmów, nie słychać tam dramatycznego „BOOM". Dla obserwującego to astronauty pozostaje to bezgłośne.
Ale jak komunikują się astronauci?
Można się zastanawiać: skoro dźwięk nie może rozchodzić się w przestrzeni kosmicznej, jak astronauci mogą się nawzajem zrozumieć? Odbywa się to poprzez komunikację radiową. Astronauci noszą hełmy z mikrofonami, które rejestrują ich głosy. Sygnały te są przekształcane w fale radiowe, elektromagnetyczną formę energii, która może przemieszczać się w przestrzeni kosmicznej. Z drugiej strony radio przekształca sygnały z powrotem w dźwięk.
Nawiasem mówiąc, wewnątrz statku kosmicznego lub stacji kosmicznej dźwięk jest słyszalny, ponieważ jest tam powietrze. Astronauci słyszą więc szum systemów wentylacyjnych, klikanie przełączników i rozmowy kolegów. Tylko na zewnątrz, w prawdziwej pustce kosmosu, dźwięk ustaje.
Dźwięk w science fiction: często nierealistyczny
Każdy, kto kiedykolwiek widział film science fiction wie, że spektakularne efekty dźwiękowe są często dodawane do bitew kosmicznych lub eksplozji. Pomyśl o ryku silników lub skrzeczącym dźwięku laserów. Wygląda to ekscytująco, ale z naukowego punktu widzenia nie jest prawdą. W rzeczywistości sceny te byłyby całkowicie bezgłośne.
Jednak filmowcy robią to celowo: cisza wydaje się nienaturalna dla widzów i zmniejszyłaby napięcie. Jednym z wyjątków jest film 2001: Odyseja kosmicznaw którym reżyser Stanley Kubrick realistycznie przedstawił ciszę kosmosu.
Czy dźwięk w ogóle nie istnieje poza Ziemią?
To interesujące pytanie. Ściśle rzecz biorąc, w próżni nie ma słyszalnego dźwięku. Ale we wszechświecie istnieją wibracje i fale, które rozchodzą się w inny sposób:
1. Dźwięk w chmurach gazowych i na planetach
Chociaż głęboka przestrzeń kosmiczna jest próżnią, istnieją miejsca, w których istnieją cząsteczki. Pomyśl o chmurach gazu, atmosferach planetarnych lub Słońcu. To właśnie tam dźwięk może się rozchodzić - choć brzmi zupełnie inaczej niż na Ziemi. Na przykład NASA dokonała pomiarów fal dźwiękowych w atmosferze Marsa. Brzmią one niżej i wolniej niż na Ziemi, ponieważ atmosfera jest cieńsza i zimniejsza.
2. Fale kosmiczne przekształcone w dźwięk
Astronomowie potrafią przekształcać promieniowanie elektromagnetyczne, fale radiowe, a nawet fale grawitacyjne w słyszalne dźwięki. Często robi się to w celu lepszego zrozumienia zjawisk takich jak czarne dziury czy pulsary. Na przykład NASA sprawiła, że „dźwięki" przestrzeni kosmicznej stały się słyszalne poprzez tłumaczenie danych na dźwięk. Rezultatem jest często rodzaj dronującego, obcego dźwięku bardziej przypominającego science fiction niż fortepian.
3. Drgania w konstrukcjach
Jeśli jesteś w statku kosmicznym lub skafandrze kosmicznym i uderzysz w coś, dźwięk może rozchodzić się przez materiały stałe. Tak więc astronauta stukający we własny hełm może go usłyszeć - nie przez przestrzeń, ale przez wibracje wywołane przez sam skafander.
Jak „brzmiałaby" ta przestrzeń?
Załóżmy, że moglibyśmy w magiczny sposób dostroić nasze uszy do wibracji i fal istniejących we wszechświecie. Wtedy prawdopodobnie usłyszelibyśmy kakofonię niskich szumów, pulsujących rytmów i wysokich dźwięków. Pulsary, na przykład, emitują sygnały w niezwykle precyzyjnym rytmie, prawie tak, jakby ktoś dzierżył kosmiczny metronom. Czarne dziury wytwarzają niskie częstotliwości znacznie poniżej naszego zakresu słyszalności, ale - po przeskalowaniu - brzmią jak głębokie dudnienie.
Pomysł, że kosmos jest pełen „niesłyszalnej muzyki" zainspirował wielu naukowców i artystów.
Dlaczego cisza w kosmosie jest tak ważna?
Dla astronautów cisza panująca w przestrzeni kosmicznej jest nie tylko fascynująca, ale także stanowi czynnik bezpieczeństwa. Ponieważ nie słyszą niczego poza statkiem kosmicznym, są całkowicie zależni od komunikacji za pośrednictwem zestawów słuchawkowych. Utrata kontaktu radiowego może zatem stanowić zagrożenie dla życia.
Ponadto, cisza może być psychicznie wyczerpująca. Na Ziemi jesteśmy stale otoczeni dźwiękiem, a cisza jest często postrzegana jako uspokajająca. Jednak w przestrzeni kosmicznej uczucie całkowitej bezdźwięczności może również wywoływać poczucie izolacji. Dlatego też na stacjach kosmicznych celowo dodaje się dźwięki: systemy wentylacyjne i hałas w tle sprawiają, że astronauci czują się mniej samotni.
Symbolika ciszy w przestrzeni kosmicznej
Brak dźwięku w przestrzeni ma również wymiar filozoficzny. Przypomina nam, że nasz sposób postrzegania jest tylko jednym z wielu. Dźwięk, jaki znamy, jest zjawiskiem, które może istnieć tylko w małej, cienkiej powłoce wokół naszej planety. Poza nią obowiązują zupełnie inne zasady.
Wyjaśnia, jak wyjątkowe jest to, że możemy doświadczać dźwięku tutaj na ziemi: od muzyki po rozmowy, od morza po wiatr. W kosmosie nie ma tego wszystkiego. Być może jest to największa lekcja: właśnie dlatego, że cisza jest tam normą, uczymy się bardziej doceniać dźwięk na Ziemi.
Cisza jako prawdziwy „dźwięk" kosmosu
Czy dźwięk istnieje poza Ziemią? Szczera odpowiedź brzmi: nie w takiej formie, jaką znamy. W pustej przestrzeni kosmicznej brakuje medium do przenoszenia fal dźwiękowych, przez co wszystko pozostaje ciche. Istnieje jednak wystarczająco dużo wibracji i fal, aby - przy odrobinie kreatywności i technologii - przekształcić je w słyszalne sygnały. W ten sposób możemy słuchać kosmosu, choć pośrednio.
Tak więc astronauci nigdy nie usłyszą eksplozji na zewnątrz swojego statku kosmicznego, ale wewnątrz hełmu lub stacji na szczęście pozostanie wiele do usłyszenia. A dla nas na Ziemi pocieszająca może być świadomość, że nasze codzienne życie mieni się dźwiękami - coś zupełnie niemożliwego w większości wszechświata.
