ISSN 2409-546X
ПИ № ФС77-61102
8-800-555-1487

Музыка космоса. Принципы преобразования электромагнитной волны в звуковую

Библиографическое описание: Макарова М. А., Платонова О. М. Музыка космоса. Принципы преобразования электромагнитной волны в звуковую // Юный ученый. — 2015. — №3. — С. 127-132. URL: http://yun.moluch.ru/archive/3/145/ (дата обращения: 23.04.2019).



 

Все, кто интересуется космосом рано или поздно находят странные записи в интернете — звуки космоса. Удивительное рычание Марса, пульсация Солнца, похожее на яростный шепот звучание Юпитера — что это? Как мы может слышать какие-то звуки от других планет?

Стивен Спилберг — режиссер знаменитых «Космических войн» начинал свои пресс-конференции так: «Я знаю, что в космосе звука нет, а теперь ваши вопросы». Также начну и я: в космосе звука нет… А что есть?

Что такое звук?

Звук — это волнообразное давление воздуха. Если бы не было воздуха, мы бы не слышали никакого звука. Именно поэтому звука нет в космосе, где вместо воздуха — вакуум. Мы слышим звук потому, наши уши чувствительны к изменению давления воздуха — звуковым волнам.

Когда мы хлопаем в ладоши, воздух между ладонями выталкивается и создается звуковая волна. Повышенное давление заставляет молекулы воздуха распространяться во все стороны со скоростью звука, который равен 340 м/с. Когда волна достигает уха, она заставляет вибрировать барабанную перепонку, с которой сигнал передается в мозг и мы слышим хлопок.

Хлопок — это короткое одиночное колебание, которое быстро затухает. График звуковых колебаний типичного хлопка выглядит так:

http://www.moozon.ru/sites/default/files/books/img2.PNG

 

Но в вакууме звука нет, потому что нет подходящей среды. Но что-то тем не менее в вакууме есть.

И это что-то — электромагнитная волна: рентгеновское и гамма- излучение, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны. Вот, как раз сверхдлинные радиоволны можно поймать специальными антеннами и передать на динамик, преобразовав таким образом в звук.

Электромагнитная волна и поле

Для начала давайте разберемся, что такое магнитное поле земли. Большинство планет Солнечной системы обладают магнитными полями. По убыванию «силы поля» на первом месте Юпитер и Сатурн, а за ними следуют Земля, Меркурий и Марс. Возникновение магнитного поля связывают с движением вещества в жидком ядре планеты или плазме звезды. Но у Марса ядро Марса на жидкое. Есть версия, что столкновение с неким небесным телом привело к остановке вращения Марса. И сейчас его магнитное поле — это лишь остатки былой роскоши. У остальных планет, не имеющих жидкого ядра, как-то Венера, Уран, Нептун магнитные поля очень слабы и зависят от скорости вращения планет и прохождения через них солнечного ветра.

Если бы мы могли сейчас увидеть магнитное поле Земли, то перед нами предстала бы размытая форма капли.

1236241018719b

 

Со стороны солнца магнитное поле продавливается солнечными бурями, а с обратной стороны вытягивается шлейфом-хвостом, который тянется вплоть до орбиты луны. При изменении магнитного поля возникает электрическое поле планеты. А взаимодействие и магнитного и электрического поля дает электромагнитное поле земли. Возмущение электромагнитного поля называется электромагнитной волной, скорость которой в космическом пространстве — вакууме одинакова.

Сама электромагнитная волна не воспринимается человеческим ухом. Но, пропущенная через элементарный проигрыватель, преобразовывается в звуковую. Именно так и именно эти электромагнитные волны от других планет мы и слышим в так называемых звуках космоса. Однако получить эту электромагнитную волну с другой планеты не так уж и легко.

Слушаем электромагнитную волну

Электромагнитные волны искусственного происхождения

Чтобы наглядно продемонстрировать звучание электромагнитной волны, давайте обратимся к более земным вещам. Например, к телевизору. Все мы знаем, какой звук издает телевизор на ненастроенном канале, когда показывает только рябь. Одно время на полном серьезе считали, что так телевизор ловит звуки космоса. На самом деле это не так. Этот шум — радиопомехи — действительно преобразованная в звуковую электромагнитная волна, идущая от самого телевизора. Это электромагнитные волны искусственного происхождения. Именно из-за них наша планета довольно шумная. Все бытовые и электронные приборы имеют свои электромагнитные волны, услышать которые может любой желающий с помощью… старого кассетного диктофона или магнитофона.

 

Понятно, что в этой части работы мне сильно помогали, но общий принцип объяснить попытались. Итак, схема переделки: нужно разобрать магнитофон и отключить экранирующий провод от головки. Теперь головка превратилась в антенну. Чтобы магнитофон не улавливал свои собственные волны, нужно ещё отсоединить моторчик лентопротяжного механизма и питать его обязательно от батареек, иначе будет слышен фон сети. Полученное устройство легко улавливает даже очень слабые электромагнитные волны. Можно услышать даже волны от пульта дистанционного управления и от наручных часов. Можно определить мощность излучения, ориентируясь по громкости звука и дальности распространения.

Ниже я привожу список различных источников волн, максимальную дальность на которой их улавливает наш преобразователь и описываю звук который они создают:

Таблица 1

Пульт от телевизора

Мелодичный, ритмичный звук

Зарядное от мобильного телефона (ловится только внутри «антенны»)

Писк с потрескиванием

Ноутбук (звук ловится с 45 см)

Шипение, гудение

Wi-fi роутер (звук ловится с 2 метров, 7 см.)

Шуршание

Мобильный телефон при выходе в интернет (звук ловится внутри антенны)

Телевышка (звук ловится с 2 км.)

Ритмичное жужжание

 

Треск с меняющимся свистом

 

Природные электромагнитные волны

Гораздо сложней услышать природные электромагнитные волны: например, грозу или полярное сияние. Для этого придется уезжать от города и любого другого населенного пункта, чем дальше, тем лучше. И ставить 6 или 9-ти метровую антенну, как это делали якутские старшие школьники в научных лагерях под руководством ученого института космофизики Владимира Ильича Козлова.

 

Все полученные таким образом звуки можно назвать атмосферики. Они звучат как свист или шипение. Самые четкие и громкие записи получаются во время грозовых разрядов.

 

Электромагнитные волны ближнего космоса

С помощью такой же антенны можно даже поймать электромагнитную волну солнечной вспышки. А значит — услышать солнце. Еще в начале прошлого столетия один из самых загадочных и известных ученых Николай Тесла, с помощью собранного им транзистора, услышал звуки космоса. Он был уверен, что эти звуки имеют искусственное происхождение и свидетельствуют о наличии жизни на Марсе. Потом, правда, он решил, что и Марс, и Венера тут не причем, а звуки идут от каких-то параллельных миров. Как мы знаем сейчас, ни Марс, ни Венеру великий ученый и не смог бы услышать с Земли.

На земной поверхности можно ловить только «звуки» ближнего космоса. Лучше всего, как это уже понятно, мы можем слышать Солнце. Гигантская звезда производит основной «шум» в нашей солнечной системе. Солнечная активность, солнечные бури, солнечный ветер создает самую громкую электромагнитную волну, которая со скоростью звука разносится по всем другим планетам. В Якутске солнечный шум, как и другие звуки ближнего космоса изучают в с помощью антенн, находящихся за 20 километров от Якутска, неподалеку от бывшей военной части во Владимировке

 

С помощью крупных научных станций, ближайшая к нам находится в Новосибирске, можно ловить звуки Юпитера и Сатурна, на которых бушуют сильнейшие грозы и ветра. Ну и все на этом.

Дальний космос

4 октября 1957 г. СССР запустили первый искусственный спутник Земли — ПС 1 (простейший спутник). На нем располагались 2 антенны и радиопередающее устройство. Он весил всего 83,6 кг. Именно его «голос» стал первым «голосом», который поймали и зафиксировали официально наши ученые из космоса. С этих пор и начинается изучение «звуков космоса». Поначалу отделить их от шумов земного происхождения было крайне сложно. Например, пульсары (маленькие нейтронные звезды) были услышаны в начале 60-х годов английскими учеными, которые не сомневались в земном происхождении этих звуков. Так что официальное открытие звучания пульсаров произошло в июне 1967 года в обсерватории Кембриджского университета. За этот выдающийся результат Хьюиш получил в 1974 году нобелевскую премию, а результаты… засекретили. Почему — понять несложно, если учесть, что первому открытому пульсару присвоили имя LGM-1 (Little Green Men — Маленькие Зелёные Человечки). Земля опять была уверена, что встретила братьев по разуму. Увы.

С тех пор человечество устанавливало антенны на всех космических кораблях, зондах и спутниках. Мы получили и изучили электромагнитные волны практически от всех планет, крупных звезд и спутников нашей солнечной системы. При этом, где бы мы не находились, откуда бы мы не ловили эти волны, звучание той или иной планеты останется неизменным. Этот звук — своего рода звуковой паспорт планеты, который может звучать иногда громче, иногда тише, с различными вариациями, но всегда узнаваемо.

Антенна российского орбитального радиотелескопа «Спектр-Р»

 

Напоследок

Один раз звук в космосе все же был. Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд. лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого было расположено молодое Солнце. Так вот в ранней Вселенной никакого вакуума не было, вся Вселенная была заполнена газом, в котором могли распространяться звуковые волны. Так что когда-то, миллиарды лет тому назад, наша вселенная звучала и услышать ее можно было бы невооруженным ухом.

P. S. Собрав воедино все звуки планет, выложенные на официальном сайте НАТО, звуки, зафиксированные научной станции якутского и новосибирского института космофизики и звуки, пойманные якутскими школьниками в научных летних лагерях, нам удалось создать компьютерную программу «Звуки космоса» под систему Windows 7. Разработчик — моя бабушка — ведущий программист института Мерзлотоведения Шипицына Людмила Иннокентьевна. Программа бесплатная. https://yadi.sk/d/H0ZmsmlTgtgRC.

 

Вот на такой схеме можно кликнуть на любую планету, появится небольшая информация о ней и зазвучит ее «музыка».

 

Литература:

 

  1. Занимательная физика. Яков Перельман
  2. Википедия. Электромагнитное излучение
  3. Астрономия и космос. Энциклопедия. Лайза Майлс, Алистер Смит
  4. Все физика. Познавательный портал www.all-fizika.com
  5. Космос. Полная энциклопедия. Валентин Цветков.
  6. Планеты Солнечной системы. Маров Михаил

Публикация

№ 3 (3), ноябрь 2015 г. г.

Скачать выпуск

Автор


Научный руководитель

Рубрика

Физика

Год публикации

Социальные комментарии Cackle