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外太空其實有聲音 只是你聽不見

超大質量黑洞產生的聲波使氣體雲中產生漣漪。(NASA)

超大質量黑洞產生的聲波使氣體雲中產生漣漪。(NASA)

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【大紀元2015年10月30日訊】(大紀元記者沙莉編譯報導)你可能聽說過:在太空中,沒人能聽到你尖叫。這是因為聲音需要通過介質如空氣或固體、液體來傳播。一種說法是,太空是真空,沒有可以傳播聲音的介質。不過,這種說法受到質疑。

科技網誌Gizmodo寫道,太空不是絕對的真空,它其實充滿物質。在恆星之間存在氣體雲和塵埃雲。這些雲有些是恆星爆炸後的殘留物,也是新的恆星誕生地。有一些星際氣體稠密到足夠攜帶聲波,只不過人體無法察覺而已。

無論是吉他弦振動或是鞭炮爆炸,最接近物體的空氣分子受到推動。這些分子撞擊旁邊的分子,分子繼續撞擊分子……聲音運動像波浪一樣通過空氣傳播。當聲波到達你的耳朵時,你就聽見了聲音。

聲波只能在波長大於介質顆粒間平均距離的介質中行進。所以稠密的介質可以攜帶波長較短的聲音,稀疏的介質可以攜帶波長較長的聲音。

波長較長的聲音具有較低頻率。頻率低於20Hz的聲音稱為次聲,因為頻率太低人類無法聽到。如果人耳能夠聽到次聲,就會聽到太空中許多有趣的聲音。

黑洞之歌

大約2.5億光年遠,在成千上萬星系團的中心,一個超大質量黑洞是哼唱著我們所說的宇宙中最低音符。

人能聽到的最低音的振盪週期為二十分之一秒。英仙座黑洞聲音的振盪週期卻是1千萬年。黑洞之歌實在是跨越了漫長的時間。

在2003年,美國宇航局的錢德拉X射線太空望遠鏡發現,充斥英仙座星系團的氣體中有一種圖案:光與暗的同心環,就像池塘中的漣漪。天體物理學家說,這些漣漪是低頻聲波的痕跡。亮環是波峰,此處氣體壓力最大。暗環是波谷,此處壓力較低。

磁化的熱氣包圍著黑洞,類似排水口的水漩在運動,並產生了強大的電磁場。電磁場強大到將氣體物質加速到以接近光速遠離黑洞邊緣,形成巨大的噴流。這些噴流名為相對論性噴流(relativistic jets),它們排擠掉噴發路徑上的氣體,這種干擾產生了低沉的宇宙聲波。

這種低沉的星系聲音在英仙座星系團內傳播了數十萬光年之遠,但只能在有足夠氣體攜帶聲波的空間傳播,因此英仙座之歌在星際氣體雲邊緣停止。這意味著我們無法在地球上檢測到這種聲音,我們只能看到它對氣體雲的影響,就像遠望一個隔音室裡是甚麼樣。

地震悲鳴

回到我們的星球,地殼每次變化時也會發出深深的嘆息,有時這些低頻聲音會進入太空。地震期間,地面的震動可以在大氣中產生振動,頻率通常為一到五赫茲之間。如果地震足夠大,它可以通過空氣發送次聲波,直達太空邊緣。

當然,地球大氣層和太空邊緣之間沒有明確的界限。空氣只是逐漸變薄,直到最後沒有。從距離地表80至550公里,空氣分子的平均自由程約為一千米。這意味著在此高度的空氣已經不能傳播人耳可聽的聲音,但仍然可以攜帶波長較長的次聲波。

2011年3月日本東北部海岸發生裡氏9.0級地震,地震引起的低頻大氣振動一路到達距離地表270公里的歐洲航天局的地球重力場和穩態海洋環流探測(GOCE)衛星,衛星記錄下這些聲波。

宇宙第一個聲音

直到宇宙大爆炸約76萬年後,宇宙中的物質仍然稠密到聲波可以通過它行進。大約在這個時候,首批光子也開始在宇宙中作為光線行進,宇宙終於冷卻到讓亞原子粒子凝聚成原子。在冷卻發生之前,宇宙中充滿了帶電粒子質子和電子,它們吸收或散射光子。當質子和中子開始變為電中性,光線不再受到干擾,從而照亮宇宙。

今天,這種微弱的光線以微波輻射的形式到達地球,只有非常靈敏的射電望遠鏡才能看見它。物理學家稱之為宇宙微波背景。它是宇宙中最古老的光線,它也攜帶了宇宙最古老的聲音記錄。

介質顆粒受到壓力從有節奏的振動並促使周圍的介質顆粒產生疏密變化,由此產生聲波。當壓縮氣體時,壓縮變得更熱,這實際上是恆星形成的原理。當氣體膨脹時會冷卻。早期宇宙的聲波行進在氣態介質中引起微弱的壓力變化,而這變化又導致了微弱的溫度變化,並記錄到宇宙微波背景中。

利用這些溫度變化,華盛頓大學物理學家克拉默(John G. Cramer)成功地重建了宇宙膨脹時的聲音。他將這種聲音放大了10^26倍,讓人耳聽得見。點擊傾聽

雖然你在太空尖叫沒有人能聽到,但確實有聲波穿過星際氣體雲和地球外大氣層。#

責任編輯:李緣

 

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2015-10-30 9:41 PM
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