Нечто необычное: скорость звука на Марсе постоянно меняется

Ее величина зависит от региона и температуры.

Ученые исследовали то, каким образом звук ведет себя в разных локациях и условиях Марса. И эти наблюдения показывают, что поведение очень отличается от того, к чему мы привыкли на Земле, сообщает Live Science.

Марсоход Perseverance оснащен несколькими микрофонами, которые предназначены для изучения свойств материалов на Красной планете. Но им удалось уловить и множество звуков, в том числе, шипение пылевых дьяволов.

Записи уже показали, что звук на Марсе ведет себя своеобразно. Например, шумы ниже 240 герц (примерно средняя до фортепьяно) распространяются примерно на 10 метров в секунду медленнее, чем звуки более высокой тональности.

Это связано с тем, что молекулы углекислого газа, которые поглощают часть энергии звука на низких частотах, составляют 95% атмосферы Марса. Такие свойства, если их не учитывать, могут поставить под угрозу связь в будущих марсианских миссиях, особенно пилотируемых.

Учитывая все это, группа ученых из Франции и США приступила к изучению скорости звука и его затухания в пределах первых 20 метров атмосферы Марса. Для начала команда сопоставила значения различных параметров, включая атмосферное давление, температуру и химический состав, в различных точках Красной планеты из базы данных климата Марса. Изменения этих параметров могут растягивать или сжимать звуковые волны, что делает эти факторы важными для прогнозирования свойств звука.

Команда рассчитала скорость и затухание звука в разные моменты времени на планете (в течение 687 земных дней) и в разных точках ландшафта. Такой подход был необходим, поскольку различные факторы очень резко меняются. Например, в полярных регионах показатели температуры могут колебаться в пределах 60 градусов Цельсия, а уровень углекислого газа – в пределах 30% в зависимости от сезона.

Наблюдения показали несколько интересных моментов. Во-первых, пыль не влияет на распространение звука. Это аналогично земным условиям, когда пылевая буря не мешает слышать взлетающий самолет. Изменение скорости звука с изменением температуры (около 0,5 метра в секунду на каждый градус Цельсия) также аналогично земному.

Однако, в отличие от Земли, скорость и затухание звука во многом зависят от уровня углекислого газа. Кроме того, хотя скорость звука резко возрастает примерно на 240 герц, степень сдвига менее выражена при более низких температурах, чем при более высоких.

Однако самое большое отличие от Земли связано с огромными колебаниями температуры — и, в меньшей степени, концентрации углекислого газа — ежедневными. Например, в районе, где в настоящее время находится марсоход Perseverance, температура меняется примерно на 50 градусов по Цельсию в течение дня. Это заставляет звук распространяться со скоростью до 30 м/с и затухать в три раза быстрее в жаркие часы по сравнению с более холодными. Изменения температуры и уровня углекислого газа также вызывают изменения скорости звука и его затухания в зависимости от сезона, хотя этот эффект более выражен в полярных регионах.