화성의 음속은 지구와 같을까요?

 

 

물리학에서 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 우주에서 진공 상태에서 빛의 속도는 항상 동일하다고 설명합니다. 지구든, 화성이든, 심지어 상상 속의 행성 Zoozve에서도 빛의 속도를 측정하면 항상 초당 299,792,458미터(약 983,571,056.43피트)로 측정됩니다. 이는 우주에서 가장 빠른 속도로 알려져 있습니다. 하지만, 소리는 빛과 다릅니다. 우주에서는 아무도 소리를 들을 수 없습니다. 이는 소리가 액체, 고체, 기체와 같은 매질을 통해 전파되는 음향 파동이기 때문입니다. 진공에서는 소리가 이동할 수 없습니다. 지구에서는 물 속에서 소리가 초당 약 1,500미터(약 5,000피트), 공기 중에서는 약 340미터(약 1,115피트)로 이동합니다. 고체에서는 소리가 더 빠르게 이동하지만, 그 속도는 고체의 종류에 따라 다릅니다. 과학자들은 소리의 최대 속도를 계산하려 했을 때, 원자의 질량이 낮을수록 소리의 속도가 빨라진다는 것을 발견했습니다. 이는 고체 수소에서 소리가 가장 빠를 것임을 말합니다.

 

 

고체 수소는 목성 같은 가스 행성 내부에서 높은 압력으로만 발생하지만, 고체 수소에서 소리의 속도는 초당 약 36킬로미터(약 22마일)에 이를 것으로 추정됩니다. 화성의 대기는 지구의 대기보다 훨씬 희박합니다. 지구 대기의 밀도는 화성 대기보다 약 100배 높습니다. 따라서 화성의 대기가 소리를 전달할 수 있을 만큼 두꺼우면, 화성에서는 지구보다 소리가 더 느리게 이동할 것으로 예상됩니다. 화성에서 소리의 실제 이동 속도를 확인한 증거가 있습니다. NASA의 퍼시비어런스 로버는 2022년 실험에서 바위에 레이저를 쏘고 충격파가 마이크로폰에 들리기를 기다렸습니다. 화성에서의 소리 속도는 지구처럼 온도와 고도에 따라 달라지지만, 로버가 수행한 실험에 따르면 제제로 크레이터에서 소리의 속도는 평균적으로 초당 약 240미터(시속 약 540마일)로 나타났습니다. 화성에서 낮에서 밤으로 온도가 변할 때 소리의 속도는 약 10퍼센트 변화합니다. 하지만, 화성에서 소리의 이동은 더욱 특이한 현상을 보입니다. 저압 상태에서 이산화탄소를 통해 전파되는 소리는 가청 대역에서 속도가 변합니다. 연구팀에 따르면, "240Hz(피아노 중간 C 아래) 이상 주파수의 음향 파동에서는, 이산화탄소의 진동 모드가 충돌을 통해 활성화되지만 에너지를 풀어주는 시간이 부족합니다. 이로 인해 화성에서 240Hz 이상의 주파수는 낮은 주파수보다 10m/s 이상 빠르게 이동하며, 이는 화성에서 고음이 베이스보다 먼저 도착하는 독특한 청취 경험을 할 수 있습니다"라고 말합니다.

 

 

VIA : iflscience