Могут ли звуки распространяться в космосе?

Слоган знаменитого фильма ужасов «Чужой» гласит, что «в космосе никто не услышит твой крик». И, по факту, это действительно так — космос не очень хорошо способствует распространению звуков. Но это не значит, что их совсем нет.

То, что мы называем звуком — не что иное как вибрации, передающиеся через некий материал, или «медиум». Например, музыка в наушниках — вибрация, создаваемая пульсацией электричества в магнитах периферии, воздействующих на особую мембрану. Из-за магнитов она быстро движется и отталкивает от себя окружающий воздух, что создает акустические волны. А волны, в свою очередь, попадают во внутреннее ухо и передают сигналы в мозг, который интерпретирует их как музыку.

Акустические волны перемещаются через медиум, сталкивая атомы и молекулы друг с другой. Для музыки роль медиума выполняет воздух, но мы точно так же можем слышать звуки под водой или через твердые материи, прислонив к ним ухо. Качество и оттенки звука немного разнятся в зависимости о композиции и плотности медиума, но принцип тот же.

Если бы космос действительно был пустым, безжизненным вакуумом, полностью лишенным материи, то да, звук не смог бы распространяться. По факту, так оно и есть, если отталкиваться от человеческих стандартов. Другой разговор, что человеческие стандарты — не лучшая база для сравнения.

Для того, чтобы разобраться в нюансах звука в открытом космосе, нужно оперировать на уровне частиц — мельчайших атомов и молекул. Прежде всего, задайте себе вопрос: так ли космос пуст на самом деле? Даже в лабораторной вакуумной камере содержатся триллионы частиц на кубический сантиметр пространства. Звучит впечатляюще, но плотность этих частиц в десятки миллионы раз меньше, чем у воздуха, которым мы дышим — он содержит десятки квинтиллионы молекул на кубический сантиметр.

По сравнению с космосом даже «пустая» вакуумная камера больше похожа на кастрюлю с супом. Открытый космос очень разреженный; на каждый кубический сантиметр пространства приходится всего пара дюжин частиц. Иногда плотность повышается до более миллиона частиц в случае солнечной бури, но даже так она не превышает показателей вакуумных камер на Земле.

А пространство между звездами, т.н. межзвездный медиум, достигает плотности всего в 100 частиц на кубический метр пространства — или 0,0001 на кубический сантиметр. Межгалактическое пространство, по-настоящему глубокий космос, разделяющий галактики, так вообще имеет плотность всего в одну частицу на кубический метр. Там действительно никто не услышит никаких звуков.

Но, как можно понять по этой статистике, космос далеко не такой однородный, как можно подумать. В туманностях и других звездных регионах материя плотнее; например, в туманности Ориона плотность составляет примерно 10 000 частиц на кубический сантиметр. А в других локациях эта цифра бывает значительно выше.

Тем не менее, теоретический крик человека не сможет распространиться далеко. Частиц слишком мало, чтобы они сталкивались между собой и переносили акустическую волну. Исключение составляют лишь невероятно громкие звуки, чью громкость человек не может даже представить. Так, взрыв звезды выбрасывает в космос гигантские объемы материи на огромной скорости. Она сталкивается с межзвездным медиумом с такой силой, что достаточное количество частиц бьется друг о друга и генерирует акустическую волну.

Скорость этой волны зависит от прочности медиума, но в типичной туманности она составляет примерно 10 км/с. Гораздо быстрее, чем скорость звука в земном воздухе. Но материал от взрыва звезды далеко впереди — он выбрасывает газ на гиперзвуковых скоростях, что создает настоящие шоковые волны, как боевой самолет, преодолевающий звуковой барьер.