旅行者號飛船記錄的聲音是什麼?
不是說好了太空是真空么?不是說好了真空不傳聲波么?為啥旅行者飛船記錄了太空里的聲音?
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旅行者號記錄的並不是聲音,而是穿過行星外層大氣的等離子氣體中的等離子體波(plasma wave)。等離子體中的電子和離子對在平衡狀態下會來回做諧振子振蕩,產生振蕩頻率;電子在外磁場作用下會沿螺旋軌跡運動,產生迴旋頻率。這些頻率都以電磁波的形式發出。振蕩頻率正比於等離子體中電子密度的平方根,迴旋頻率正比於外磁場強度。所以你可以發現了,旅行者號搭載的等離子體波探測系統,通過測量這些電磁波,可以探測到行星外層大氣的電子密度和磁場環境。碰巧,這些信號的頻率在幾百到幾千赫茲,所以可以直接轉成音頻信號播放。
Strictly speaking, the plasma wave instrument does not detect sound. Instead it senses waves of electrons in the ionized gas or "plasma" that Voyager travels through.
詳情可以看 NASA 自己的介紹 The Sounds of Interstellar Space
把電磁波信號轉成音頻播放,這樣的操作,科學家還干過很多次。比如之前羅塞塔號探測 67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星的時候,探測器上的磁強計記錄了彗星和太陽風的作用。這個信號只有 0.05 Hz 左右。但是科學家要給吃瓜群眾搞大新聞!聽不到,稍微動動數據不就行了嘛!他們把信號頻率強行乘了一萬倍,變成了 500 Hz,就大約是 B4 或者 C5 附近的頻率。然後放了出來,美其名曰「唱歌的彗星」:Rosetta"s Singing Comet
還有分子光譜,據說也是播放過的。我們實驗室做微波光譜,頻率是 10-100 GHz。光譜的樣子可以參考我以前的回答:Luyao Zou:量子化學的微波譜方向該如何研究?有哪些相關書籍?這個頻率顯然太高了,但我們可以強行把它除以一個億的小目標嘛,這就轉成 100 - 1000 Hz 了咯。如果放出來的話,應該會很難聽就是了。就叫「唱歌的甲醇」吧,要不設成手機鈴聲好了,每日提神醒腦。
這個叫做「數據聽覺化」(data sonification),很常用的處理方式。飛行器記錄到的不是聲波,是電磁波,只不過最後換算成聲波給你聽,讓你有個直觀感受而已。
參見:「菲萊」登錄彗星收集到的是什麼聲音啊?
我們已經對「數據視覺化」習以為常。把數據轉化成圖表或三維圖像給你看,你覺得一點不稀奇。那為什麼把數據轉換成聲波給你聽,就大驚小怪了呢?其實聽覺化跟視覺化本質上沒有多大區別,甚至還有失明的天文學家依靠這種辦法開展自己的研究工作呢。見:How a blind astronomer found a way to hear the stars
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