火星上的音速和地球上的音速一樣嗎?

Mondo 科學 更新 2024-02-01

根據愛因斯坦的狹義相對論,真空中的光速在宇宙中任何地方都是一樣的。 無論你身在何處,如果你測量光速,你會發現它是以 299792458 公尺秒 (983571056 為單位測量的43英呎秒),這是宇宙的絕對速度極限。

聲音不等同於光。 太空中沒有人能聽到你的尖叫聲。 或者換句話說,聲音不能在真空中傳播,因為它是一種在液體、固體或氣體介質中以聲波形式傳播的振動。

聲音在這些介質中以不同的速度傳播,並且在更大的密度下傳播得更快。 在地球上,聲音在水中以每秒 1,500 公尺(5,000 英呎)的速度移動,在空氣中以每秒約 340 公尺(1,115 英呎)的速度移動。 在固體中,聲音移動得更快,儘管速度取決於固體。 試圖計算聲音傳播的最快速度的科學家發現,聲音會隨著原子質量的增加而減小,這意味著如果聲音通過固體氫傳播,它將是最快的。 雖然固體氫只在驚人的高壓下產生,就像在木星等氣態巨行星中發現的那樣,但他們計算出聲音以每秒36公里(每秒22英里)的速度傳播,這可能是聲音傳播的最快速度。

這使我們能夠回答本文標題中的問題。 地球的大氣層比火星厚得多,地球表面的密度大約是紅色星球的100倍。 因此,如果大氣層足夠厚,可以傳播聲音很遠的距離,那麼你會期望聲音在那裡傳播得比這裡慢。

當然,我們有火星上的聲音錄音,包括火星沙塵暴的聲音,這要歸功於派往那裡的機械人大軍。 所以我們知道聲音在那裡傳播是實驗性的。

事實上,火星是我們實際測量過聲速的僅有的兩顆行星之一。 在 2022 年的一項實驗中,美國宇航局的毅力號火星車向岩石發射了一束雷射,等待麥克風聽到由此產生的衝擊波。 就像在地球上一樣,聲速因溫度和高度而異,但火星車進行的實驗發現,傑澤羅隕石坑的平均聲速約為每秒 240 公尺(每小時 540 英里)。

在火星上,當白天變成黑夜時,由於溫度下降,速度變化了約10%。 由於聲音在低壓下如何通過二氧化碳傳播,火星在可聽見的頻寬內經歷了聲速的變化。

“對於頻率高於240赫茲(低於鋼琴中間C)的聲波,碰撞啟用的CO2振動模式沒有時間釋放能量,”該團隊在**中解釋道。 事實證明,在火星上,240赫茲以上的頻率比低頻快10公尺幾秒。 高音比低音更早到達,可能會在火星上帶來獨特的聆聽體驗。 ”

火星上的音速

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