Почему в космосе нельзя услышать крик
В фильмах корабли взрываются с оглушительным грохотом, а герои кричат друг другу через вакуум. Но настоящий космос абсолютно тих. Разбираемся, почему звук не может покинуть Землю и где проходит граница тишины.
Представь: ты в скафандре, рядом взрывается звезда размером с Солнце, а ты не слышишь ни-че-го. Ни грохота, ни шипения, ни треска. Только своё дыхание. Это не глюк фантастов наоборот, фильмы всё врут. В настоящем космосе кричи сколько хочешь: тебя не услышит даже сосед в метре от тебя. Почему?
Звук это не вещь, а движение
Главная ошибка в голове у большинства людей такая: звук кажется чем-то самостоятельным, что летит сквозь пространство, как мячик. Но звук это не предмет, а событие. Точнее дрожание.
Когда ты говоришь, твои голосовые связки трясутся и толкают молекулы воздуха вокруг рта. Эти молекулы налетают на соседние, те на следующих и дальше по цепочке бежит волна сжатий и разрежений. Воздух нигде целиком не переезжает из точки А в точку Б; каждая молекула лишь чуть-чуть качнулась туда-сюда и передала толчок дальше. Вот эту бегущую волну толчков твоё ухо и ловит как звук.
Запомни ключевую мысль: звуку обязательно нужно вещество-посредник воздух, вода, металл, что угодно с молекулами, которые можно толкать. Нет посредника нет звука.
Стадион болельщиков вместо воздуха
Чтобы это уложилось в голове, представь полный стадион людей, стоящих плечом к плечу. Ты с краю толкаешь соседа в плечо. Он по инерции толкает следующего, тот следующего и через пару секунд лёгкий толчок добегает до противоположной трибуны. Никто не сходил с места, но волна прошла через всю толпу.
Это и есть звук в воздухе. А теперь убери со стадиона всех людей. Ты машешь рукой в пустоту и... толкать некого. Толчок не передаётся, потому что между тобой и дальней трибуной пустые ряды. Вот так выглядит космос: трибуны есть, а зрителей почти нет.
Звук это эстафета толчков между молекулами. Убери молекулы и эстафете нечего передавать дальше.
Космос это почти идеальная пустота
Воздух вокруг нас кажется пустотой, но на самом деле он плотно набит молекулами: в одном кубическом сантиметре у поверхности Земли их около десяти в девятнадцатой степени штук. Это число с девятнадцатью нулями. Молекулам есть кого толкать, поэтому звук бежит легко примерно 340 метров в секунду.
В открытом космосе всё иначе. Там вакуум пространство, из которого почти полностью убрано вещество. В межзвёздном пространстве на тот же кубический сантиметр приходится в среднем лишь несколько атомов. Не миллиарды, не тысячи буквально единицы. Молекулы есть, но они так редки и так далеко друг от друга, что толкнуть соседа практически невозможно: соседа просто нет рядом.
Поэтому когда ты кричишь в открытом космосе, воздух у твоего рта (если он есть, например внутри шлема) дрожит, но снаружи скафандра волне некого толкать. Звук упирается в пустоту и гаснет, не сделав и шага. Крик есть, а звука нет.
А как же взрывы в кино?
Тут придётся расстроить любителей блокбастеров. Когда в фильме звезда или вражеский крейсер взрывается с эпическим БУМ это художественная условность. По-настоящему любой взрыв в вакууме абсолютно беззвучен. Вспышка будет, обломки разлетятся, а звука ноль.
Режиссёры добавляют грохот специально: полностью немой взрыв на экране кажется зрителю ненастоящим и скучным, мозг ждёт звука. Так что кино жертвует физикой ради эмоций. Зато есть честные исключения: например, в фильме Гравитация сцены в открытом космосе сделаны почти без внешних звуков ты слышишь только то, что передаётся через скафандр и тело героев. И это куда страшнее любого грохота.
Кстати, вот несколько вещей, которые в вакууме тоже не работают так, как мы привыкли:
- Эхо ему не от чего отражаться и нечем распространяться.
- Свист и шипение это тоже звук, а значит, в пустоте их нет.
- А вот свет летит спокойно ему посредник не нужен, поэтому взрыв ты увидишь, но не услышишь.
Значит, в космосе вообще нет звуков?
Не совсем. Звук невозможен в вакууме, но не везде в космосе вакуум одинаково пуст. Там, где вещество собирается погуще, звук оживает.
Внутри газовых облаков, вокруг звёзд и в скоплениях галактик газ хоть и разрежённый, но есть. По нему могут бежать настоящие звуковые волны просто очень-очень медленные и низкие, далеко за пределами того, что способно услышать человеческое ухо. Учёные, например, уловили волны давления, идущие от чёрной дыры в скоплении галактик в созвездии Персея. Это самая низкая нота во Вселенной из известных нам: чтобы услышать её живьём, понадобились бы уши размером с галактику.
А ещё есть забавный трюк. Космонавты на МКС прекрасно слышат друг друга ведь внутри станции есть воздух. Если два космонавта в открытом космосе прижмутся шлемами друг к другу, звук пройдёт через стекло и металл шлемов, минуя вакуум, и они смогут переговариваться без радио. Молекулам твёрдого тела тоже есть кого толкать.
Так что главный вывод простой и красивый: тишина космоса это не отсутствие звука как явления, а отсутствие того, по чему звуку идти. Дай ему хоть немного вещества и Вселенная снова зазвучит.