На Марсе не все так просто: исследование показало удивительные изменения скорости звука

Новое исследование показало, что скорость звука на Марсе значительно меняется в зависимости от местоположения и температуры. Эти результаты помогут ученым лучше понять звуки, которые улавливают марсианские марсоходы, и сделают будущие экспедиции более безопасными.

Ученые детально изучили, как звук распространяется на Марсе в разное время и в различных местах, и обнаружили значительные отличия от земных условий.

Марсоход НАСА Perseverance оснащен несколькими микрофонами, предназначенными для изучения свойств материалов на Марсе. Эти микрофоны также улавливают дополнительные звуки, включая шипение марсианских пылевых дьяволов.

Записи показали, что звук на Марсе ведет себя необычно. Например, низкочастотные звуки (до 240 герц) распространяются медленнее, чем высокочастотные, из-за того, что углекислый газ, составляющий 95% атмосферы Марса, поглощает часть энергии звука на низких частотах.

Такие особенности могут создать проблемы для связи в будущих миссиях, особенно с экипажем.

Группа ученых из Франции и США изучила скорость звука и его затухание в пределах первых 20 метров атмосферы Марса. Они сопоставили данные об атмосферном давлении, температуре и химическом составе в различных точках Марса, используя климатическую базу данных планеты.

Эти параметры могут влиять на звуковые волны, делая их важными для прогнозирования поведения звука.

Команда рассчитала скорость и затухание звука в разные моменты времени на Марсе (около 687 земных дней) и в различных точках марсианского ландшафта. Этот подход был необходим из-за значительных различий в основных факторах в пространстве и времени.

Например, в полярных регионах температура может меняться на 60 градусов по Цельсию, а уровень углекислого газа на 30% в зависимости от сезона.

Расчеты показали несколько интересных результатов, опубликованных в журнале JGR: Planets. Во-первых, пыль, как и на Земле, не влияет на распространение звука. Изменение скорости звука с температурой (около 0,5 м/с на каждый градус Цельсия) также схоже с земным.

Однако на Марсе скорость и затухание звука сильно зависят от уровня углекислого газа. Кроме того, хотя скорость звука резко возрастает около 240 герц, этот эффект менее выражен при низких температурах.

Главное отличие от Земли связано с большими колебаниями температуры и концентрации углекислого газа. В районе, где находится Perseverance, температура может изменяться на 50 градусов по Цельсию в течение дня. Это приводит к тому, что звук распространяется быстрее и затухает быстрее в жаркие часы. Эти изменения также зависят от сезона, особенно в полярных регионах.

Результаты исследования позволяют ученым предсказывать скорость звука и его затухание в любом месте на поверхности Марса в любое время года и суток. Модель также улучшает понимание того, как звучат объекты на Марсе.

"Мы слышим звук только после его распространения через атмосферу", — отмечают авторы исследования. "Наша модель поможет восстановить характеристики исходных звуковых источников".

Кроме того, модель дает представление о жизни будущих марсианских жителей: утро на горных вершинах будет похоже на условия на Земле, тогда как в другое время и в других местах, например, днем в районе Perseverance, высокие звуки будут достигать ушей быстрее, а отдаленные шумы могут вообще не быть слышны.