火星上的声音以两种不同的速度传播

就在一年多前，美国宇航局的毅力号探测器降落在火星上。它配备了一些最强大的分析设备，你可以把它送入太空，它的任务是寻找生命的证据，过去的，可能还有现在的。但它也有一些老的技术，包括一个麦克风，科学家们定期偷听火星的声音，这导致了一个相当奇怪的发现，在火星上，声音以两种不同的速度传播，正如哈利·刘易斯和公共天文学家马特·博思韦尔所讨论的那样……

哈利:那么，我们有一段来自毅力乐队的声音，马特，你以前听过吗，还是我放一下?

马特-你为什么不试试呢?

哈利——我们来演一演吧。(音频片段)-听起来就像一个人站在一个风很大的日子里，没有什么别的事情发生。我们听到的是非常低的频率，不是吗?

马特-没错。听起来就像有人站在野外，在风中录音因为，在某种程度上，就是这样。这是另一个星球上的风，但最终，我们捕捉到了风。你说得对，我们听到的是非常低的频率，这是火星上声音的有趣之处之一:火星的大气要薄得多，由不同的物质组成，所以声音的表现也不同。声音是一种通过某种介质传播的波，比如空气或水，根据介质的不同，声音的传播方式也会发生变化。想象一下，当你吸入一个氦气球，然后你的声音变得吱吱作响，这是因为氦气中的声速比正常空气中的声速快得多。

哈利——我想水之类的东西也是这样，对吗?水和空气的速度是不同的。

马特-没错。在物理学中，波的速度是波的频率乘以波长波长必须保持不变，因为这是由你声带的大小决定的。所以，如果速度增加，那么频率也必须提高，所以当你吸入氦气时，你的声音听起来很刺耳。火星大气的情况正好相反。这是一个非常稀薄的二氧化碳大气，声音会非常非常低。所以，你会得到相反的效果。火星上的声速更低，所以你失去了那些高频，所有的声音听起来都很低，很隆隆。令人惊讶的是，在火星上实际上并不是只有一种声速，而是有两种不同的速度。换句话说，火星上的声速取决于音调的高低。

马特:其实原因很有趣。如果你想一下声音到底是什么，它是一种通过空气携带能量的波。如果你想象一个波浪穿过空气，你可以想象所有的小空气分子相互碰撞。这个模型在地球上也适用，但火星大气主要是二氧化碳——这些非常小的、坚硬的、有弹性的分子。当波穿过火星大气层时，波的一些能量会使二氧化碳分子振动。根据波的频率不同，它要么像地球上的声音一样传播，要么会损失一些能量，所以你会得到声音速度加倍的效果。

哈利:关于这个音频，我注意到的另一件事是，它只是风。这只是天气的问题。没有别的事情发生了。那真的是一个很安静的地方，不是吗?

马特-没错。我认为，这还是因为火星的大气层太薄了，它在传播声音方面非常糟糕。规律是，你的媒介密度越高，传递声音的效果就越好。如果你从相反的方向考虑水，水的密度比空气大得多，鲸鱼可以在海洋中交流几千英里，因为它们是通过这种稠密的介质，在火星稀薄的大气中交流，你就会遇到相反的问题。站在10米远的地方进行对话是非常困难的，因为你们的声音会变弱。火星上任何遥远的声音，比如岩石移动的声音，都会消失在稀薄的空气中。