Σημαντική ανακάλυψη για την ταχύτητα του ήχου στον Άρη

Οι ερευνητές έχουν ανακαλύψει τις λεπτομέρειες για το πώς συμπεριφέρεται ο ήχος σε διάφορες χρονικές στιγμές και τοποθεσίες στον Άρη, και τα αποτελέσματα είναι πολύ διαφορετικά από αυτά που έχουμε συνηθίσει στη Γη.

Το Perseverance rover της NASA στον Άρη διαθέτει διάφορα μικρόφωνα. Αυτές οι συσκευές, που προορίζονται για τη μελέτη των ιδιοτήτων των υλικών στον Κόκκινο Πλανήτη, έχουν πιάσει κάθε είδους πρόσθετους ήχους, συμπεριλαμβανομένου του απόκοσμου ψιθυρίσματος των ανεμοστρόβιλων σκόνης.

Οι ηχογραφήσεις έχουν ήδη δείξει ότι ο ήχος συμπεριφέρεται ιδιόμορφα στον Άρη. Για παράδειγμα, οι θόρυβοι κάτω από 240 hertz (περίπου το μεσαίο ντο ενός πιάνου) ταξιδεύουν περίπου με ταχύτητα 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο πιο αργά από ό,τι οι υψηλότεροι ήχοι. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μόρια διοξειδίου του άνθρακα, τα οποία απορροφούν μέρος της ενέργειας του ήχου στις χαμηλές συχνότητες, αποτελούν το 95% της ατμόσφαιρας του Άρη. Τέτοιες παράξενες ιδιότητες, αν δεν ληφθούν υπόψη, θα μπορούσαν να θέσουν σε κίνδυνο τις επικοινωνίες σε μελλοντικές αποστολές στον Άρη, ιδιαίτερα στις επανδρωμένες.

Με αυτό το σκεπτικό, μια ομάδα επιστημόνων από γαλλικά και αμερικανικά ιδρύματα ξεκίνησε τη μελέτη της ταχύτητας του ήχου και της εξασθένησής του (της τάσης του να μειώνεται με την απόσταση) μέσα στα πρώτα 20 μέτρα της ατμόσφαιρας του Άρη.

Αρχικά, η ομάδα συνέλεξε τιμές διαφόρων παραμέτρων, όπως η ατμοσφαιρική πίεση, η θερμοκρασία και η χημική σύσταση, σε διάφορες περιοχές του Κόκκινου Πλανήτη από τη βάση δεδομένων για το κλίμα του Άρη. Οι αλλαγές σε αυτές τις παραμέτρους μπορούν να επιμηκύνουν ή να συρρικνώσουν τα ηχητικά κύματα, καθιστώντας αυτούς τους παράγοντες απαραίτητους για την πρόβλεψη των ιδιοτήτων του ήχου.

Η ομάδα υπολόγισε την ταχύτητα και την εξασθένηση του ήχου σε διάφορες χρονικές στιγμές του έτους του πλανήτη (που είναι περίπου 687 γήινες ημέρες) και σε διάφορα σημεία του αρειανού τοπίου, συμπεριλαμβανομένων των βουνοκορφών και των κοιλάδων. Αυτή η προσέγγιση ήταν απαραίτητη επειδή οι υποκείμενοι παράγοντες διαφέρουν μαζικά στο χώρο και στο χρόνο. Στις πολικές περιοχές, για παράδειγμα, οι μεσημεριανές θερμοκρασίες μπορεί να κυμαίνονται στους 60 °C και τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο 30% κατά τη διάρκεια των εποχών.

Από τους υπολογισμούς προέκυψαν αρκετά ενδιαφέροντα ευρήματα. Πρώτον, η σκόνη δεν φαίνεται να επηρεάζει τη διάδοση του ήχου, παρόμοια με τη Γη, όπου μια καταιγίδα σκόνης ανάμεσα σε εσάς και ένα αεροδρόμιο, για παράδειγμα, δεν θα εμπόδιζε την ικανότητά σας να ακούσετε τα αεροπλάνα που απογειώνονται. Η μεταβολή της ταχύτητας του ήχου με τη θερμοκρασία (περίπου 0,5 m/s για κάθε βαθμό Κελσίου) είναι επίσης παρόμοια με εκείνη στη Γη.

Σε αντίθεση με τη Γη, ωστόσο, η ταχύτητα και η εξασθένηση του ήχου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, ενώ η ταχύτητα του ήχου αυξάνεται απότομα περίπου στα 240 hertz, η έκταση της μετατόπισης είναι λιγότερο έντονη σε χαμηλότερες θερμοκρασίες απ' ό,τι σε υψηλότερες.

Η μεγαλύτερη διαφορά από τη Γη, ωστόσο, προέρχεται από τις τεράστιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και, σε μικρότερο βαθμό, της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα σε καθημερινή βάση. Στην περιοχή όπου βρίσκεται σήμερα το Perseverance rover, για παράδειγμα, τα επίπεδα υδραργύρου μεταβάλλονται κατά περίπου 50 °C κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο ήχος να ταξιδεύει έως και 30 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (30 m/s) και να εξασθενεί τρεις φορές γρηγορότερα τις θερμότερες ώρες σε σύγκριση με τις ψυχρότερες. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία και στα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα προκαλούν επίσης διακυμάνσεις στην ταχύτητα και την εξασθένηση του ήχου κατά τις εποχές, αν και το φαινόμενο αυτό είναι πιο έντονο στις πολικές περιοχές.

Τα αποτελέσματα επιτρέπουν στους επιστήμονες να προβλέψουν την ταχύτητα και την εξασθένηση του ήχου για οποιαδήποτε θέση στην επιφάνεια του Άρη οποιαδήποτε εποχή του έτους και οποιαδήποτε ώρα της ημέρας. Το μοντέλο μπορεί επίσης να βελτιώσει την κατανόηση των επιστημόνων για το πώς ακούγονται στην πραγματικότητα τα αντικείμενα που παράγουν ήχο στον Άρη.

"Ακούγεται ένας ήχος μόνο αφότου έχει διαδοθεί μέσω της ατμόσφαιρας", δήλωσαν οι συγγραφείς. "Το μοντέλο μας μπορεί να βοηθήσει στην ανάκτηση των χαρακτηριστικών των αρχικών ηχητικών πηγών".

[via]