O som viaja pelo espaço

• Abril 29, 2024

As batalhas espaciais nos filmes são barulhentas, com explosões e explosões atingindo os navios. Mas o som realmente viajaria pelo espaço? A resposta simples é não. No entanto, há mais do que isso.

O que é som?
O som é um tipo de energia. É produzido quando algo vibra. Tudo o que produz a vibração, como a sua voz, é o fonte do som. O som se afasta da fonte através do ar ou de algum outro material.

As moléculas de ar giram em alta velocidade, de modo que, de maneira geral, elas se espalham de maneira uniforme. Mas e se você decidir tocar violão? As cordas vibram. Quando uma corda se move para fora, ela empurra as moléculas de ar próximas. Isso cria uma área onde as moléculas são mais densas. Quando a corda se move para trás, ela deixa uma área com menos partículas, por isso é menos densa.

A vibração se espalha para fora porque as áreas de alta e baixa densidade alternadas alteram a densidade das moléculas próximas a elas e assim por diante. A maneira como a densidade muda à medida que a onda sonora viaja é mostrada aqui. As diferentes densidades causam pequenas mudanças na pressão do ar e nossos ouvidos são sensíveis a elas. Nossos cérebros os interpretam como sons.

A frequência de um som nos diz com que frequência as ondas chegam. Quanto menor a frequência, menor o tom. O som mais baixo detectado pelo ouvido humano é de vinte ondas por segundo.

Batalhas espaciais - barulhentas ou silenciosas?
Como o som precisa de partículas para transportar a vibração, ele não pode viajar através do vácuo. Esta demonstração mostra o que acontece com o toque de um sino em uma jarra quando o ar é bombeado. À medida que o ar sai, o som fica mais fraco. Eles não conseguem tirar todo o ar, então você pode ouvir um som débil que fica mais alto quando eles deixam o ar voltar.

Se estivéssemos assistindo uma batalha espacial, não ouviríamos uma explosão quando uma nave fosse atingida - a menos que estivéssemos nela! Nesse caso, o som poderia atravessar o casco e o ar interno o levaria mais longe.

Astronautas
Como a Lua não tem atmosfera, os astronautas na superfície se comunicam por rádio. As ondas de rádio são radiação eletromagnética como a luz; portanto, não precisam de partículas para carregá-las. Se dois astronautas estivessem próximos um do outro, eles poderiam falar diretamente tocando em capacetes para transferir o som. Mergulhadores subaquáticos de capacete fazem isso.

Sol barulhento
A vibração é sonora e o sol está vibrando o tempo todo. Essas vibrações são criadas por convecção logo abaixo da superfície do sol. Convecção é a maneira como o calor viaja em um fluido (líquido ou gás). O material mais quente e menos denso aumenta e o material mais frio e denso afunda. Convecção é como a água ferve no fogão. Você vê grandes bolhas subirem e quebrarem quando atingem a superfície, e a água fica muito agitada.

Algo semelhante acontece no Sol, mas não podemos ouvi-lo. As ondas sonoras não viajam para nós através do espaço, e a frequência é muito baixa para os ouvidos humanos. No entanto, os movimentos de entrada e saída das vibrações podem ser detectados por um instrumento especial na espaçonave SOHO (Observatório Solar e Heliosférico).

O espaço é um vácuo?
Sabemos o que é som, então vamos pensar agora sobre o que é um vácuo. Um vácuo perfeito não teria partículas nele. Não conhecemos nada disso. Mesmo o melhor vácuo de laboratório na Terra tem algumas centenas de partículas por centímetro cúbico. Pode parecer muito, mas lembre-se de que são extremamente pequenas partículas. Cada centímetro cúbico do ar que você respira contém cerca de trinta quintilhões de partículas. (São 3 seguidos por 19 zeros!) Mesmo no espaço entre as estrelas, existem cerca de cinco partículas em cada centímetro cúbico e há mais nas nebulosas.

O buraco negro que canta
Vimos que as ondas acústicas (sonoras) do Sol não chegam muito longe, mas a vibração em si pode ser detectada visualmente. No entanto, em 2003, uma equipe de astrônomos de Cambridge, Inglaterra, observou ondas de pressão - essencialmente ondas sonoras - provenientes de um buraco negro no Perseus Cluster de galáxias, a cerca de 250 milhões de anos-luz de distância.

Um buraco negro não absorve matéria como alguém bebendo um canudo. Gás e outro material orbitam em um disco de acreção e espirais no buraco negro. Devido à sua forte gravidade, existe um forte aquecimento por fricção que libera energia como raios-X. A equipe de Cambridge estava observando a região usando o Observatório de Raios-X Chandra.

A energia do buraco negro aquece o gás próximo, tornando-o menos denso que o restante do gás no cluster. Ocasionalmente, uma onda de partículas energéticas é liberada no gás, causando o equivalente a uma onda sonora. Essas ondas aparecem como enormes ondulações no gás - 30.000 anos-luz de diâmetro. Você pode ver as ondulações no gás nesta imagem da NASA. Os astrônomos usaram as ondulações para calcular a frequência da onda. O buraco negro canta apenas uma nota: um B-flat que é 57 oitavas mais baixo do que o C. médio de um piano. Sua frequência é de uma a cada 10 milhões de anos, inimaginavelmente muito abaixo do nosso limiar auditivo.

O som pode viajar pelo espaço?
Em resumo, sim. Há som no espaço na forma de ondas acústicas muito lentas. A densidade das partículas varia no espaço, mas não existe vácuo perfeito. Podemos detectar as ondas com telescópios.

Mas não, não há som se, por som queremos dizer algo que poderíamos ouvir ou detectar com um microfone sensível. Explosões espaciais seriam silenciosas.

Referência:
Niels Marquardt, “Introdução aos Princípios da Física do Vácuo” //www.cientificosaficionados.com/libros/CERN/vacio1-CERN.pdf

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