چرا در فضا هیچ صدایی وجود ندارد؟

راز بقا: «در فضا هیچکس فریاد شما را نمی‌شنود». احتمالا این جمله را شنیده باشید. این جمله شعار فیلم معروف علمی تخیلی «بیگانه» محصول سال ۱۹۷۹ است. این یک تصور ترسناک است، اما آیا حقیقت هم دارد؟ 

به گزارش راز بقا، پاسخ ساده این است که بله، هیچ کس نمی‌تواند فریاد شما را در فضا بشنود، زیرا هیچ صدا یا پژواکی در فضا وجود ندارد. فضا در بیشتر موارد ساکت است.

صدا چگونه کار می‌کند

برای درک اینکه چرا در فضا صدا وجود ندارد، ابتدا نحوه عملکرد صدا را باید بررسی کنیم. صدا موجی از انرژی است که در مواد جامد، مایع یا گاز حرکت می‌کند. صدا یک موج تراکمی است. انرژی ایجاد شده در هنگام لرزش تار‌های صوتی، هوای موجود در گلوی شما را متراکم می‌کند و انرژی متراکم شده را به سمت بیرون حرکت می‌کند.

یک نمونه خوب برای فهم عملکرد صدا اسباب بازی معروف و کلاسیک «فنر اسلینکی» است. اگر یک فنر اسلینکی را دراز کنید و یک طرف آن را فشار دهید، یک موج فشرده و متراکم به سمت دیگر فنر حرکت می‌کند.

وقتی صحبت می‌کنید تار‌های صوتی شما می‌لرزد. آن‌ها مولکول‌های هوا در گلوی شما و بالای تار‌های صوتی را تکان می‌دهند که این‌ها به نوبه خود با مولکول‌های کناری برخورد می‌کنند و باعث می‌شوند صدایی از دهان شما خارج شود.

صدا در هوا به همین روش حرکت می‌کند حرکت می‌کند. مولکول‌های هوا در نزدیکی دهان شما به مولکول‌های همسایه برخورد می‌کنند و این روند ادامه دارد و صدا در هوا حرکت می‌کند. موج صوتی به سرعت حرکت می‌کند، حدود ۱۲۲۳ کیلومتر در ساعت، که سریعتر از یک جت تجاری است.

فضا یک خلاء است

پس در فضا چطور؟ فضا یک خلاء است، به این معنی که تقریباً هیچ ماده‌ای در آن وجود ندارد. کلمه خلاء از کلمه لاتین «خالی» گرفته شده است. صدا توسط اتم‌ها و مولکول‌ها حمل می‌شود. در فضا، با توجه به اینکه اتم یا مولکول برای حمل موج صوتی وجود دارد در نتیجه هیچ صدایی وجود ندارد. چیزی نیست که امواج صوتی را وارد فضا کند چیزی برای حمل آن وجود ندارد، بنابراین صدا به هیچ وجه حرکت نمی‌کند. وقتی صدا وجود نداشته باشد پژواک نیز وجود ندارد. پژواک زمانی اتفاق می‌افتد که یک موج صوتی به یک سطح صاف و سخت برخورد کرده و در همان جهت بازگردد.

به هر حال، اگر در خارج از فضاپیما و بدون لباس فضایی گرفتار شدید، این واقعیت که هیچکس نمی‌تواند فریاد کمک شما را بشنود، کمترین مشکل شماست. هوایی که در ریه‌های خود دارید منبسط می‌شود، زیرا فشار آن بیشتر از فشار خلاء بیرون است در نتیجه ریه‌ها پاره می‌شود و در عرض ۱۰ تا ۱۵ ثانیه، به دلیل کمبود اکسیژن بیهوش می‌شوید.

صدا در منظومه شمسی

دانشمندان در شگفتند که صدای انسان در نزدیک‌ترین سیاره‌های همسایه ما، زهره و مریخ چگونه به گوش می‌رسد. این آزمایش فرضی است، زیرا مریخ معمولاً زیر نقطه انجماد است و جو آن متشکل از دی اکسید کربن نازک و غیر قابل تنفس است. زهره از این هم بدتر است و هوای آن به اندازه‌ای گرم است که سرب را ذوب می‌کند و جو غلیظی از دی اکسید کربن دارد.

در مریخ، صدای شما مانند صدای پیکولو (یک نوع ساز)، ریز و توخالی به نظر می‌رسد. در زهره، زیر و بمی صدای شما بسیار عمیق‌تر خواهد بود، مانند صدای یک گیتار باس بسیار رسا. دلیل آن ضخامت جو است. در مریخ هوای رقیق و نازک صدای بلند ایجاد می‌کند و در زهره هوای غلیظ صدای کم تولید می‌کند. گروهی که این کار را انجام دادند صدا‌های دیگر منظومه شمسی را شبیه سازی کردند، مانند آبشاری در قمر تیتان زحل.

صدا‌های فضای عمیق

اگرچه فضا به اندازه‌ای خلاء است که صدای معمولی نتواند از آن عبور کند، اما باید گفت که در واقع خلاء کامل نیست و ذرات زیادی در آن شناور هستند.

فراتر از زمین و جو آن، در یک سانتی متر مکعب معمولی - به اندازه یک حبه قند – پنج ذره وجود دارد که عمدتاً اتم‌های هیدروژن هستند. در مقابل، هوایی که تنفس می‌کنید ۱۰ میلیارد میلیارد (۱۰ به توان ۱۹) برابر چگال‌تر است. هر چه فاصله از خورشید بیشتر شود چگالی پایین‌تر می‌آید و در فضای بین ستاره‌ها در هر سانتی متر مکعب یک دهم ذره وجود دارد و در حفره‌های وسیع بین کهکشان ها، یک میلیون بار پایین‌تر است؛ در واقع به طرز خارق العاده‌ای خالی است.

فضا‌های خالی فضا توسط تابش ستارگان بسیار داغ نگه داشته می‌شوند. ماده پراکنده یافت شده در آنجا در فیزیک پلاسما نامیده می‌شود. پلاسما گازی است که در آن الکترون‌ها از پروتون‌ها جدا می‌شوند. در پلاسما، فیزیک امواج صوتی پیچیده می‌شود. امواج در این محیط کم چگالی بسیار سریعتر حرکت می‌کنند و طول موج آن‌ها بسیار طولانی‌تر است.

در سال ۲۰۲۲، ناسا نمونه‌ای دیدنی از صدا در فضا را منتشر کرد. ناسا از داده‌های اشعه ایکس برای ایجاد یک رکورد قابل شنیدن استفاده کرد که نشان‌دهنده روشی است که یک سیاه‌چاله عظیم پلاسما را در خوشه کهکشانی پرسئوس، در فاصله ۲۵۰ میلیون سال نوری از زمین، به هم می‌زند. خود سیاهچاله صدایی از خود ساطع نمی‌کند، اما پلاسمای پراکنده اطراف آن امواج صوتی با طول موج بسیار طولانی را حمل می‌کند.

صدای طبیعی فرکانس پایینی تری نسبت به محدوده شنوایی انسان دارد، ۵۷ اکتاو زیر نت C، که نت میانی در پیانو است و در وسط محدوده صدایی قرار دارد که مردم می‌توانند بشنوند. اما پس از بالا بردن فرکانس به محدوده شنیداری، نتیجه ترسناک است - صدای غرغر یک سیاهچاله در اعماق فضا.