Усі почують ваш крик у космосі: фізики навчилися передавати звук у вакуумі, але є проблема
Знаменитий слоган із фантастичного фільма жахів "Чужий", ймовірно, доведеться дещо модифікувати, оскільки твердження про те, що "у космосі ніхто не почує ваш крик", несподівано застаріло. Фізикам вдалося винайти метод, який дозволяє передавати хвилі у космічному вакуумі.
Про це йдеться у дослідженні, опублікованому в журналі Communications Physics. Щоправда, як і більшість проривних ідей, ця має певне обмеження.
Як відомо, звук на Землі передається завдяки вібраціям, які рухаються крізь повітря. Причому щільність повітря здатна змінювати те, як ми чуємо звук: тож ваш голос на Марсі, Венері чи на Землі звучатиме зовсім по різному.
У космосі ж звук просто не здатен "подорожувати" крізь простір, оскільки повітря відсутнє, а значить і вібрувати нема чому. Саме тому ні крики, ні вибухи не мають жодного сенсу в вакуумі і супроводжуються повною тишою.
Але, ймовірно, в найближчому майбутньому це все може змінитися. Пара фінських фізиків із Центру нанонауки Університету Ювяскюля Жуоран Генг та Іларі Маасілта змогли зробити так, щоб звукові хвилі передавалися через безповітряну порожнечу. Проблема лише у тому, що наразі їхній метод діє тільки на досить коротких відстанях.
Якщо говорити мовою науки, метод ґрунтується на використанні п'єзоелектричних матеріалів для перетворення звукових хвиль в електричне поле, яке здатне перетнути вакуум, а потім перетворитися назад у звукові хвилі на іншій стороні.
До п'єзоелектричних матеріалів, як зазначають фізики, належать кристали (наприклад, турмалін і кварц), певні види кераміки та полімерів, а також деякі напівпровідники, такі як оксид цинку.
Особливістю цих матеріалів є те, що вони виробляють електричну напругу, коли на них натискають, їх згинають, розтягують або впливають вібраціями.
Тому для комунікації в космосі людині потрібно буде стати перед п'єзоелектричною пластиною і заговорити до неї. Звук змусить повітря вібрувати, і ці вібрації пройдуть через пластину, створюючи електричне поле. Це поле пройде крізь вакуум, штовхаючи та притягуючи заряджені частинки – такі, як у другій п'єзопластині з іншого боку вакууму. Таким чином ваш крик рухатиметься від однієї пластини до іншої у формі електричного поля, але зіткнувшись із другою пластиною знову перетвориться на звукову хвилю.
Дослідники визнають, що у більшості випадків ефект передачі звуку таким чином був не надто великим, але вони виявили випадки, коли "повна енергія хвилі перескакує через вакуум зі 100% ефективністю".
Головна ж проблема з ідеєю у тому, що проміжок між двома п'єзоелектричними матеріалами має бути меншим за довжину звукових хвиль, які передаються.
Якщо взяти середньостатистичну людину, то її крик може подолати від 1 до 12 метрів. Найглибші звуки, які людина може почути, мають довжину хвиль близько 18 метрів.
Як зазначає Inverse, Генг і Маасілта кажуть, що їхній метод може бути корисним у крихітних системах, які поєднують електричні та механічні частини, як, наприклад, деякі типи датчиків, або навіть для контролю температури. Інші команди інженерів вже кілька років експериментують зі способами використання звукових хвиль для переміщення тепла.
Раніше OBOZREVATEL розповідав про те, що у космосі стався "ідеальний" вибух, який не має сенсу та суперечить законам фізики.
Підписуйтесь на канали OBOZREVATEL в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.