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空包 太空中的等离子体与磁声波：探索宇宙中的神秘声音
2024-09-21
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空包 太空中的等离子体与磁声波：探索宇宙中的神秘声音我们可以地球同步卫星来聆听这些声音。你的老师可能曾言之凿凿地告诉你，太空中是寂静无声的。事实上，地球周围的声波对我们的生存而言至关重要。而且这些声音听起来十分诡异。地球的上空包围着一层磁气圈，保护我们不受各种太空辐射的伤害。我们可以地球同步卫星来聆听这些声音。所以去听一听这些奇怪的太空声音吧，只有你才知道自己究竟听到了什么。
▲ 太空并非空无一物，而是包含少量粒子和声波。等离子体是一种特殊的物质状态，由带电粒子组成空包，因此等离子体具有一些非常不同的特性。例如，它们可以产生电磁场，并且可以受到电磁场的影响。
▲这正是我们研究磁声波的原因。如果我们能够预测磁声波何时、何地以及为何出现在地球周围，我们就能提前确定卫星是否会受到它们的影响，然后将卫星切换到安全模式。我们可以利用同步卫星来收听这些声音。
我们知道声音可以穿过太阳系的行星和卫星，因为声波有传播的介质，比如大气或海洋。但是真空呢？你的老师可能告诉过你，太空中一片寂静。“在宇宙中，即使你大喊，也没人能听到你。”人们通常将此解释为太空是一个真空环境，缺乏声音传播所需的介质。
但事实并非如此。太空并非空无一物，而是包含微小粒子和声波。事实上，地球周围的声波对我们的生存至关重要。而且它们听起来很奇怪。本质上，声波是可以在介质中传播的压力振动。在大多数情况下，这会导致介质中的一系列分子相继压缩和松弛，通过分子自身的来回振动产生“长江”效应。
地球表面空气很多空包，平均每平方厘米地面有3×1020个气体分子。而在太空中，同样大小的空间中只有5个质子（由原子核和中子组成），几乎完全是空的。我们在这里强调“质子”，是因为太空中虽然没有气体，但几乎充满了等离子体。等离子体是一种特殊的物质状态，由带电粒子组成，因此等离子体具有一些非常不同的特性。例如，它们可以产生电磁场，并受电磁场的影响。因此，等离子体可以产生磁声波，相当于声波。与声波一样，磁声波也是压缩波，但它们具有磁性。磁声波在太空中听不到，因为它们的声压级太低，只有-100分贝。除非我们的耳膜和地球一样大，否则我们无法听到这些声音。
此外，这些声音的频率太低，超出我们的听力范围。那么，如果我们听不到它们，我们为什么要关心它们呢？地球被磁场包围，保护我们免受各种噪音的侵扰。这些磁声波可以在磁层中传播能量。例如，它们可能会将能量转移到地球周围的轮胎状“辐射带”，产生能量极高的“杀手电子”。如果我们不小心，这些粒子可能会对卫星造成严重破坏。
这就是我们研究磁声波的原因。如果我们能预测磁声波何时、何地以及为何出现在地球周围，我们就能提前确定卫星是否会受到它们的影响，并将它们切换到安全模式。我们可以利用地球同步卫星来收听这些声音。它们不仅可以预测天气，还可以利用“磁性麦克风”探测磁波。
科学家需要将这些磁波与太空中的其他声音区分开来。幸运的是，人类的听觉系统非常擅长这种工作，有些人甚至称其为最好的声音识别软件。这项任务可以在你的帮助下完成。
科学家将太空中的声音放大，将全年听到的声音压缩成6分钟，上传到Soundcloud。你可以自己听，然后对听到的内容留下评论。声音包含了很多信息，但人们的评论可以帮助科学家识别不同类型的声波并推动科学研究。
所以去聆听这些奇怪的太空声音吧，只有你自己才知道你听到的是什么。
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