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声音不能在太空中传播,NASA是如何记录声音的?

2019/12/21 16:00:23来源:网易科技作者:小小责编:懒猫评论:

众所周知,人类天生只能听到和看到特定的频率和波长。然而,太空中有许多我们感知不到的波长,那么我们如何研究它们呢?美国宇航局(NASA)已经记录下与太空事件相关的磁场和电场波,并将这些数据转换到人类可以听到的声音。

▲空间波的可视化图

为何声音不能在太空中传播?

声波只不过是空气振动的结果。当这些振动在20赫兹到20千赫范围内时,我们可以听到它们。

声波基本上是通过振动介质中的粒子(即空气分子)来传播的。这些振动传递给介质中的连续粒子,这意味着没有介质声波就无法传播。我们在太空中听不到声音的原因通常是因为缺乏这样的媒介。

有人可能会争辩说,太空中有可以充当媒介的气体云,但气体并不是均匀地存在于整个空间中。此外,气体在空间中的密度通常较低,这意味着粒子之间的间隙太大,因此振动不能有效地传播。简而言之,声音不能在太空中传播。

科学家如何听到宇宙的声音?

首先,科学家实际上不能“听到”太空声音,但他们确实有办法通过将空间波转换成声波来听到它们。这需要三大技术支持:

1)可听化(Sonification),就是将任何非听觉数据转换成声音,类似于数据可视化;

2)再现性(Reproducibility),即无论在什么条件下进行可听化转换,数据的重要元素保持不变;

3)数据应该以一种即使是未经训练的听众也能区分的方式发声,以便实现可听化。

太空中充斥着无线电波、等离子体波、磁波、引力波和冲击波,所有这些都可以在没有介质的情况下在太空中传播。这些波由能够感知它们的仪器记录下来,数据被传输到地面站,然后科学家们对波进行声音编码。

任何可听得见的声音都有频率、振幅和节奏等这样的变量。不同的空间波与声音的不同属性(频率、振幅等)以不同的比例相匹配,从而得到空间波的声音。

听到空间声音有何用?

数十种空间波已经接受了可听化过程。人类的听觉系统是独一无二的,因为它可以识别模式,我们可以识别某个音调是否是重复的。科学家们已经使用这种能力来分离和识别数据。

密歇根大学太阳和日球层研究小组的可听化专家罗伯特·亚历山大(Robert Alexander)在研究太阳数据时,听到了嗡嗡声,其频率与太阳的自转周期相对应,这暗示发声可能是周期性的。这帮助亚历山大推断,有不同速度的太阳风周期性地袭击地球。

这只是一个例子,可听化也揭示了木星闪电的存在,帮助探索了行星磁场阻碍太阳风时形成的冲击波等!与此同时,科学家还通过应用数字技术将这些声音转换成音乐。

欧洲南方天文台(ESO)研究员克里斯·哈里森(Chris Harrison)和朴茨茅斯大学视障天文学家尼古拉斯·邦恩(Nicolas Bonne)博士,联手使用这种可听化技术创作出音乐剧,赋予恒星和黑洞以可触摸的形式。通过将音量与恒星的亮度、音调以及颜色等联系起来,对恒星进行了重新想象。

考虑到天文学在很大程度上与视觉和观察有关,这个节目基本上是试图向可能有视力障碍的观众开放美妙的宇宙世界。这里使用的可听化数据可能不是空间波,这证明可听化在科学领域和其他领域都有深远的影响。

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关键词:NASA

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