Il suono viaggia attraverso lo spazio

• Aprile 27, 2024

Le battaglie spaziali nei film sono affari rumorosi con esplosioni e esplosioni che colpiscono le navi. Ma il suono viaggerebbe davvero nello spazio? La semplice risposta è no. Eppure c'è di più.

Cos'è il suono?
Il suono è una specie di energia. Viene prodotto quando qualcosa vibra. Qualunque cosa produca la vibrazione, come la tua voce, è la fonte del suono. Il suono si allontana dalla sorgente attraverso l'aria o altri materiali.

Le molecole d'aria sfrecciano ad alta velocità, quindi nel complesso si distribuiscono in modo abbastanza uniforme. E se decidessi di suonare la chitarra? Le corde vibrano. Mentre una corda si muove verso l'esterno, unisce le molecole d'aria vicine. Questo crea un'area in cui le molecole sono più dense. Quando la corda si sposta indietro, lascia un'area con meno particelle, quindi è meno densa.

La vibrazione si diffonde verso l'esterno perché le aree alternate di alta e bassa densità cambiano la densità delle molecole accanto a esse e così via. Qui viene mostrato il modo in cui la densità cambia mentre viaggia l'onda sonora. Le diverse densità causano piccoli cambiamenti nella pressione dell'aria e le nostre orecchie sono sensibili a loro. I nostri cervelli li interpretano come suoni.

La frequenza di un suono ci dice quanto spesso arrivano le onde. Più bassa è la frequenza, più bassa è la tonalità. Il suono più basso rilevato dall'orecchio umano è di venti onde al secondo.

Battaglie spaziali: rumorose o silenziose?
Poiché il suono ha bisogno di particelle per trasportare la vibrazione, non può viaggiare attraverso il vuoto. Questa dimostrazione mostra cosa succede all'anello di una campana in un barattolo quando l'aria viene pompata. Man mano che l'aria si spegne, il suono diventa più debole. Non riescono a far uscire tutta l'aria, quindi puoi sentire un suono debole che diventa più forte mentre lasciano entrare l'aria.

Se stessimo guardando una battaglia spaziale, non potremmo sentire un'esplosione quando viene colpita una nave - a meno che non ci fossimo dentro! In quel caso il suono potrebbe passare attraverso lo scafo e l'aria all'interno lo porterebbe oltre.

Gli astronauti
Poiché la Luna non ha atmosfera, gli astronauti in superficie comunicano via radio. Le onde radio sono radiazioni elettromagnetiche come la luce, quindi non hanno bisogno di particelle per trasportarle. Se due astronauti fossero vicini l'uno all'altro, potrebbero essere in grado di parlare direttamente toccando i caschi per trasferire il suono. I subacquei nei caschi lo fanno.

Sole rumoroso
La vibrazione è suono e il sole vibra continuamente. Queste vibrazioni sono create per convezione proprio sotto la superficie del Sole. La convezione è il modo in cui il calore viaggia in un fluido (liquido o gas). Il materiale più caldo, meno denso si alza e il materiale più freddo e più denso affonda. La convezione è il modo in cui l'acqua bolle sulla stufa. Vedi grandi bolle sollevarsi e rompersi mentre colpiscono la superficie e l'acqua diventa molto agitata.

Qualcosa di simile accade nel Sole, ma non possiamo ascoltarlo. Le onde sonore non viaggiano verso di noi attraverso lo spazio e la frequenza è troppo bassa per le orecchie umane. Tuttavia, i movimenti di entrata e uscita delle vibrazioni possono essere rilevati da uno strumento speciale sul veicolo spaziale SOHO (Osservatorio solare ed eliosferico).

Lo spazio è un vuoto?
Sappiamo cos'è il suono, quindi pensiamo ora a che cos'è un vuoto. Un vuoto perfetto non contiene particelle. Non conosciamo nessuno di questi. Anche il miglior vuoto di laboratorio sulla Terra ha poche centinaia di particelle per centimetro cubo. Può sembrare molto, ma ricorda che lo sono estremamente piccole particelle. Ogni centimetro cubo di aria che respiri contiene circa trenta quintilioni di particelle. (Questo è un 3 seguito da 19 zeri!) Anche nello spazio tra le stelle ci sono circa cinque particelle in ciascun centimetro cubo e ce ne sono altre nelle nebulose.

Il buco nero che canta
Abbiamo visto che le onde acustiche (sonore) del Sole non vanno molto lontano, ma la vibrazione stessa può essere rilevata visivamente. Tuttavia, nel 2003 un team di astronomi di Cambridge, in Inghilterra, ha osservato le onde di pressione - essenzialmente, le onde sonore - provenienti da un buco nero nel gruppo di galassie Perseus a circa 250 milioni di anni luce di distanza.

Un buco nero non succhia la materia come se qualcuno bevesse attraverso una cannuccia. Gas e altro materiale lo orbita in un disco di accrescimento e si avvolge a spirale nel buco nero. A causa della sua forte gravità c'è un forte riscaldamento per attrito che rilascia energia come raggi X. Il team di Cambridge stava osservando la regione usando l'osservatorio a raggi X di Chandra.

L'energia dal buco nero riscalda il gas vicino, rendendolo meno denso rispetto al resto del gas nel cluster. Occasionalmente un'onda di particelle energetiche viene rilasciata nel gas, causando l'equivalente di un'onda sonora. Queste onde si manifestano come enormi increspature nel gas - 30.000 anni luce di diametro. Puoi vedere le increspature nel gas in questa immagine della NASA. Gli astronomi hanno usato le increspature per calcolare la frequenza dell'onda. Il buco nero canta solo una nota: un piatto B che è 57 ottave più basso rispetto al centro di un pianoforte C. La sua frequenza è di uno per 10 milioni di anni, inimmaginabilmente molto al di sotto della nostra soglia uditiva.

Il suono può viaggiare attraverso lo spazio?
In sintesi, sì. C'è del suono nello spazio sotto forma di onde acustiche molto lente. La densità delle particelle varia nello spazio, ma non esiste un vuoto perfetto. Possiamo rilevare le onde con i telescopi.

Ma no, non c'è alcun suono se vicino suono intendiamo qualcosa che potremmo sentire o rilevare con un microfono sensibile. Le esplosioni spaziali sarebbero silenziose.

Riferimento:
Niels Marquardt, "Introduzione ai principi della fisica del vuoto" //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

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