Дослідження показують, що швидкість звуку на Марсі постійно змінюється

Для забезпечення майбутніх місій на Марсі, особливо з присутністю людей, необхідно розуміти фізику низки явищ на Червоній планеті. Наприклад, особливості поширення звуку у атмосфері. Як показали дослідження, звук поширюється на Марсі з різною швидкістю, залежно від часу доби. Нова робота дає можливість передбачити швидкість звуку будь-якої миті у будь-якій точці Марса.

На марсоході NASA Perseverance встановлено кілька мікрофонів. Вони необхідні вивчення властивостей матеріалів на Марсі, але дають уявлення про звуковому тлі планети. Наприклад, ровер записав звуки пилового вихору. При розшифровці записів вчені встановили, що звукові хвилі частотою нижче 240 Гц поширюються в атмосфері Марса приблизно 10 м/с повільніше, ніж звуки вищих частот. У цьому винний вуглекислий газ, вміст якого в повітрі Марса становить 95% — він частково поглинає енергію звукових хвиль на низьких частотах і сповільнює їхнє поширення.

Група вчених із США та Франції взялася в деталях вивчити поширення звуку в атмосфері Марса в межах перших 20 м від рівня поверхні. На основі отриманих раніше даних про умови на Марсі (температури, тиск і концентрацію вуглекислого газу), була складена модель зміни швидкості звуку в залежності від цих величин. На Марсі звичайні перепади температури протягом доби до 60 °C і перепади концентрації вуглекислого газу до 30 % від обсягу. Все це в різній, але сильно змінює швидкість поширення звуку в повітрі Червоної планети.

Розрахунки дозволили зробити кілька цікавих висновків, опублікованих у журналі JGR: Planets. По-перше, пил, схоже, не впливає на поширення звуку, як це відбувається на землі. Зміна швидкості звуку разом зі зміною температури (близько 0,5 м/с на кожен 1 °C) також аналогічно динаміці, що спостерігається на Землі.

Чого немає на Землі, так це надзвичайно висока концентрація вуглекислого газу, і в цьому відмінність Марса. Однак найбільша відмінність від Землі пов’язана з величезними щоденними коливаннями температури. На цьому тлі концентрація вуглекислого газу вже не є таким рішучим фактором. У найспекотніший годинник на Марсі швидкість загасання звуку в атмосфері виявляється втричі вищою, ніж у холодні. Все разом дозволило вченим створити найбільш точну на сьогодні модель передбачення швидкості звуку на Марсі в будь-яку пору дня, у будь-яку пору року та в будь-якій точці планети.

Нарешті, запропонована модель дозволить інтерпретувати звуки, записані мікрофонами марсоходів, адже вони записуватимуть, по суті, спотворену картину, яка підлягає корекції для правильної оцінки.