НАСА зафиксировало колебания магнитного и электрического полей, приуроченные к космическим явлениям, и преобразовало их в звуковой формат воспринимаемый людьми.
Неисчислимое множество вопросов о космосе веками волнует ученых. Чтобы ответить на часть из них, мы отправили в открытый космос орбитальные аппараты, космические корабли, а иногда и людей для сбора образцов и наблюдений. Но как изучить то, что не наблюдается?
Люди воспринимают звуки и свет лишь в определённых диапазонах. Но вселенная полна волн, недоступных нашему зрению и слуху. Как же учёные изучают их?
Мы переводим, изменяем и приспосабливаем их под свои нужды для наблюдения и анализа.
Науку не остановить!
Как звук распространяется в космосе?
Звуковые волныЭто просто колебания воздуха. Если частота этих волн лежит в пределах от 20 герцев до 20 килогерцев, мы слышим их.
Звуковые волны распространяются благодаря вибрациям частиц среды – молекул воздуха. Колебания передаются от одной частицы к другой, поэтому звуковые волны не могут распространяться без среды.
В космосе есть облака газов, способные выполнять роль сред, но распределение газа неравномерное. Кроме того, газы обычно имеют низкую плотность, а значит, между частицами огромные расстояния, из-за чего вибрации не могут эффективно распространяться.
В космосе звук распространяться не может.
Как ученые слышат звуки Вселенной?
Ученые изучают космические волны, переводя их в звуковые волны, поскольку напрямую «услышать» космические звуки невозможно.
«СонификацияЭто превращение неслуховой информации в звуковую, подобно визуализации данных.
Данный метод трансформации именуется Сонификацией при выполнении им конкретных условий.
- Сохранение важных элементов данных в неизменном виде гарантируется при проведении Сонификации, вне зависимости от условий.
- Данные должны обрабатываться ультразвукомТаким образом, чтобы и неподготовленные слушатели могли различить.
Космос наполнен радиоволнами, плазменными волнами, магнитными волнами, гравитационными волнами и ударными волнами, способными распространяться в вакууме. Приборы регистрируют эти волны, данные передаются на Землю, где волны преобразуются в звуковые сигналы.
Каждый воспринимаемый звук обладает характеристиками, такими как частота, амплитуда и ритм. Различные пространственные волны взаимодействуют с разными свойствами звука (частотой, амплитудой и др.) в разнообразных соотношениях, создавая звучание.
НАСА использует прибор под названием EMFISIS (Комплект электромагнитных датчиков и интегрированная наука), подключенный к двум спутникам Van Allen Probes, зондовому космическому аппарату, который измеряет магнитные и электрические помехи, окружающие Землю. Три электрических датчика регистрируют электрические возмущения, а три магнетрона измеряют колебания в магнитных полях. Некоторые электромагнитные волны находятся в диапазоне слышимых частот, что позволяет ученым перевести оставшиеся записанные частоты в слышимый диапазон для интерпретации данных. Понимание этих волн и их тонов помогает нам понять схему их движения. Важно отметить, что это лишь волны, находящиеся возле атмосферы Земли.
Наука давно задаётся вопросами Солнца и его внутреннего мира, однако ни один спутник или аппарат не способен приблизиться к нему без сгорания. Яркость Солнца также затрудняет прямые наблюдения. Остаётся нам изучать волны, окружающие солнце, и естественные вибрации, исходящие от него.
Солнечная поверхность конвективная вследствие звуковых волн малой амплитуды. НАСА создало солнечные звуки из данных, собранных в течение 40 дней с помощью гелиосферной обсерватории SOHO и прибора Michelson Doppler Imager (MDI). Данные были обработаны следующим образом:
- Измерительные данные о допплеровской скорости с помощью MDI (доплеровского тепловизора Майкельсона) подверглись усреднению по солнечному диску.
- Обработка была направлена на исключение влияния колебаний космического аппарата и помех.
- Для выделения чистых звуковых волн применялся фильтр.
- В результате данных удалось заполнить все пробелы.
- Затем данные привели к границам слышимых звуков.
Ученые применяют различные методы для изучения звуков космоса. Некоторые датчики регистрируют электрическую активность пыли при пролёте кометы мимо космического корабля.
«Гигантские прыжки» — мелодия, созданная НАСА, отображающая масштаб исследований Луны. Каждой ноте соответствует определенная группа сведений. Высота шага прямо пропорциональна количеству научных публикаций за данный период.
Да, и космические волны не похожи на звуки из фильмов. Не ожидайте громких ударов и свистов. Космические волны скорее напоминают сирены и свистки.
Насколько полезны звуки космоса?
Доzens космических звуков прошли через сонификацию. Человеческая слуховая система способна идентифицировать паттерны, поэтому мы распознаем, является ли определенный тон повторяющимся или нет. Ученые воспользовались этим для разделения и идентификации данных.
Анализируя набор данных визуально, удобнее воспринимать информацию, услышав её, чем рассматривать графики и диаграммы. Поэтому сонификация получила распространение при изучении космических явлений.
Роберт Александр, специалист по ультразвуковой обработке из Исследовательской группы по солнечной и гелиосферной среде Университета Мичигана, обнаружил во время изучения солнечных данных гул, частота которого совпадала с периодом вращения Солнца.
Это указывает на периодичность звука, что помогло Александру сделать вывод о существовании как быстрых, так и медленных солнечных ветров, которые периодически воздействуют на Землю.
Это лишь пример; исследования показали существование юпитерианской молнии. Это позволило изучить ударные волны, возникающие при противодействии магнитного поля планеты солнечным ветрам, и другие явления!
Благодаря цифровым технологиям учёные преобразили звуки в мелодию.
Практика сонификации позволила реализовать инновационное сотрудничество между Европейской южной обсерваторией (ESO) стипендиатом Крисом Харрисоном и слабовидящим астрономом Университета Портсмута доктором Николасом Бонном. Доктор Бонн создал мюзикл, где звездам и черным дырам были приданы осязаемые формы. Доктор Бонн и его команда переосмыслили звезды, связав громкость звука с яркостью, тон с цветом звезды и так далее.
Шоу стремилось познакомить зрителей с удивительным миром космоса, предоставив доступ к нему людям с нарушениями зрения, поскольку астрономия традиционно полагается на зрение и визуальные наблюдения.
НаукаВселенная всегда была многомерной, а человеческое любопытство привело к удивительным открытиям. Изучение пространства посредством сонификации — один из таких прорывов, который дал силы заглянуть в глубины космоса, невзирая на то, что у нас нет способности «видеть» всю вселенную.