Звук у космосі
Натрапив я на цей пост і вирішив розповісти вам одну річ, яка свого часу мене досить-таки потрясла. Вона може здатися вам дикою єрессю, але це правда.
Усі з вас, мабуть, знають, що у космосі, а точніше – у міжзоряному просторі, вакуум. Але що таке вакуум замислюються не всі. Порожнеча? Ні, в жодному разі. Природа не терпить порожнечі і навіть у космосі речовина (газ) є скрізь. Просто десь він щільніший, а десь – розріджений. Отже вакуум - дуже розріджений газ? Так. Але наскільки?
В одному кубічному сантиметрі повітря міститься 2,5*10^19 молекул. В одному кубічному сантиметрі! Дуже багато, чи не так?
25 000 000 000 000 000 000, якщо ви не вмієте приймати експонентний запис. А у вакуумі?
Існує кілька визначень вакууму, які можна умовно розбити на "експериментаторські" та "теоретичні". Перші ґрунтуються на суто прикладному підході, який зручно використовувати в лабораторії і зазвичай визначають вакуум як газ із тиском менше, ніж скількись (наприклад популярна цифра - 10^-8 Торр).
Такий вигляд має вакуумна установка в нашому корпусі нелінійної оптики (і мої одногрупники, ага). У ній товариші експериментатори виготовляють вакуум. Але я — теоретик.
Теоретичні визначення використовують більш загальний підхід і порівнюють умовно кажучи параметри окремих молекул газу з параметрами загальної маси цього ж газу. Ці визначення мають значно більше значення, коли мова заходить про не лабораторні умови. Космос, як ви розумієте, чудовий їхній приклад.
Найчастіше з цих визначень звучить так: "вакуум - це газ, довжина вільного пробігу в якому можна порівняти з характернимирозмірами судини".
Якщо хтось не знає, довжина вільного пробігу в повітрі при 1атм - кілька десятків нанометрів. Дуже мало. Довжина вільного пробігу в космосі – сантиметри. Дуже багато порівняно з повітрям Землі, але дуже мало порівняно з космічними відстанями. Космос величезний. "Судина" в даному випадку простягається на мільярди світлових років. Навіть якщо розглядати як судину лише сонячну систему, це мільярди кілометрів. Набагато більше, ніж довжина вільного пробігу. Висновок напрошується простий: у космосі вакууму немає. (! ЄРЕСЬ !)
Як так? А ось так. Так, у космосі дуже розріджений у масштабах Землі газ. Але й масштаби там інші. Що з цього випливає, окрім жонглювання термінологією? А те, що у космосі є звук. Ну, тобто брешу, звичайно. Звуку в космосі немає. У космосі є акустичні хвилі.
На величезних відстанях космосу поширюються хвилі, дуже схожі наші звукові, лише розширені пропорційно масштабам вільного пробігу. Тобто вони мають дуже велику довжину, повільно згасають та далеко літають. Почути їх ми не можемо: наші вуха їм зовсім не пристосовані. Тому звуком назвати їх не можна: вони лежать у іншому діапазоні довжин хвиль. Вони швидше за інфразвук, але вони є. І це дуже цікаво.
Більше того, вони не просто є. Вони грають чималу роль процесі зореутворення. Космічні катаклізми на зразок вибухів наднових, породжують ці хвилі, які, проходячи сотні і тисячі світлових років, приходять у газопилові скупчення і турбують їх. Виникають локальні ущільнення і розрідження, яких виявляється достатньо, щоб порушити чуйну рівновагу хмари і призвести до процесу наростання гравітаційної нестійкості, що прискорюється. Частина, що ущільнилася з-за хвилі, починаєпритягувати до себе новий газ силами гравітації і одного разу стає настільки величезним, що в ній запалюється термоядерна реакція. Так народжується нова зірка. А її народження створює нові хвилі, які, можливо, теж послужать затравкою для наступних і наступних світил. Така ось космічна романтика.