あなたは映画館に座って、最新の SF アクション映画を見ています。激しい宇宙戦闘の映像が画面いっぱいに広がる。船のエンジンが轟音を立て、異世界のような騒音が劇場に響き渡ります。レーザーがエネルギーでうなり声を上げ、宇宙船が左右に爆発すると座席がゴロゴロと鳴り響きます。この体験は視覚と聴覚をほとんど圧倒します。しかし、実際に戦闘を直接見ることができたとしたら、何も聞こえないでしょうか?
答えを SF 映画に求めると、相反する結果が得られます。映画『エイリアン』のキャッチフレーズは「宇宙では、あなたの叫び声は誰にも聞こえない」でした。短命に終わったテレビ シリーズ「ファイアフライ」では、屋外の宇宙ショットに効果音を使用することを避けていました。しかし、「スター・ウォーズ」や「スタートレック」シリーズなどの多くの映画には、宇宙空間でのアクションと気の利いた音響効果を組み合わせたシーンが数十もある。どの架空の世界を信じるべきでしょうか?エンタープライズ号が目の前を疾走してきたら、その音は聞こえないでしょうか?デス・スターの破壊は完全に沈黙するだろうか？
ここ 知恵袋ブログ では、当初、音が宇宙を伝わるかどうかを直接観察するために、インターンを軌道に打ち上げる予定でした。残念ながら、これは法外に高価であることがすぐにわかりました。また、弊社の保険は適用されません。そして、私たちのインターンは乗り物酔いしやすいです。代わりに、以前に確立された科学的観察に頼る必要があります。
この疑問の真相に迫るには、音がどのように伝わるか、そして宇宙に実際に何があるのかという 2 つの重要な要素に注目する必要があります。この情報が得られれば、人間が宇宙で本当に聞こえるかどうかが分かるはずです。
では、音はどのように伝わるのでしょうか？読み続けて調べてください。
音の伝わり方
音は機械的な波として伝わります。機械波は、媒体を介してエネルギーをある場所から別の場所に移動および輸送する外乱です。音の場合、外乱は振動する物体です。そして媒体は、相互接続された相互作用する任意の一連の粒子にすることができます。これは、音が気体、液体、固体を通って伝わることを意味します。
例を見てみましょう。教会の鐘を想像してみてください。ベルが鳴ると振動します。これは、ベル自体が非常に速く内側と外側に曲がることを意味します。ベルが外側に移動すると、空気の粒子が押されます。これらの空気粒子は、隣接する他の空気粒子を押します。鐘が内側に曲がると、隣接する空気粒子を引っ張り、さらに他の空気粒子も引っ張ります。この押し引きのパターンが音波です。振動する鐘が元の妨害であり、空気の粒子が媒体です。
ベルの振動は隣接する空気を押したり引いたりします。
分子が音波を生成します。
音は空気中を移動することに限定されません。テーブルなどの固い表面に耳を押しつけて目を閉じます。他の人に、テーブルの反対側の端を指でタップするように指示します。タッピングは初期の乱れとなります。タップするたびにテーブルに振動が伝わります。テーブル内の粒子が互いに衝突し、音の媒体になります。テーブル内の粒子は、テーブルと鼓膜の間で空気の粒子と衝突します。このように波が 1 つの媒体から別の媒体に移動することを、伝達 と呼びます。
空気の粒子は、鼓膜としても知られる耳の鼓膜に衝突します。これにより、耳内のいくつかの構造に一連の振動が発生します。脳はこれらの振動を音として解釈します。プロセス全体はかなり複雑です。詳細については、 「聴覚のしくみ」を参照してください。
したがって、音がどこにでも伝わるためには物理的な媒体が必要です。宇宙には音波の媒体として機能するのに十分な物理物質があるでしょうか?次のセクションで調べてください。
音波の速度は、音波が通過する媒体によって異なります。一般に、音は液体や気体よりも固体の中を速く伝わります。また、媒体の密度が高くなるほど、音は媒体を通過する速度が遅くなります。同じ音でも、寒い日と暖かい日では伝わる速度が異なります。
宇宙という媒体
空間について話し始める前に、おそらくそれを定義する必要があります。この説明では、宇宙を地球の大気圏外の宇宙領域とみなします。
おそらく宇宙は真空であると聞いたことがあるでしょう。真の真空とは、物質が完全に存在しないことを指します。しかし、どうして宇宙が真空になるのでしょうか？宇宙には、いくつかの天体を挙げるだけでも、星、惑星、小惑星、衛星、彗星が含まれています。それは大変なことではありませんか？どうして宇宙にはこれほど巨大な物体がすべて含まれているのに、真空のままでいられるのでしょうか?
空間が広いからです。これらの大きな物体の間には、何百万マイルもの空白が存在します。この空の空間 (星間空間とも呼ばれます) には実質的に物質がまったく存在しないため、実質的には真空です。
音波は物質の中だけを伝わります。星間空間にはほとんど物質がないため、音は伝わりません。粒子間の距離は非常に大きいため、粒子同士が衝突することはありません。たとえデス・スターの爆発の前の席を確保できたとしても、何も聞こえないでしょう。
技術的に言えば、人間が宇宙で聞くことができる方法があると主張することもできます。いくつかのシナリオを取り上げてみましょう。
- 電波は空間を伝わります。したがって、無線ユニットが組み込まれた宇宙服を着ているときに、友人の 1 人が宇宙ステーションにピザがあるという無線メッセージを送ってきた場合、それを聞くことができるでしょう。それは、電波が機械的なものではなく、電磁波であるためです。電磁波は真空を通してエネルギーを伝達します。ラジオが信号を受信すると、その信号は音に変換され、宇宙服内の空気中を問題なく伝わります。
- 宇宙服を着て宇宙を漂っていて、うっかりヘルメットをハッブル宇宙望遠鏡にぶつけてしまったとします。衝突すると、宇宙にいるにもかかわらず聞こえる音が発生します。それは、音波が通過する物理的な媒体、つまりヘルメットと宇宙服内の空気があるためです。あなたは依然として真空に囲まれているため、独立した観測者は、衛星に何度頭をぶつけても何も聞こえません。
- あなたがスペースシャトルのミッションに参加している宇宙飛行士であると想像してください。宇宙へ出ることを決意したのに、宇宙服を着るのを忘れてしまいました。スペースシャトルに顔を押し付けます。耳に空気が入っていないため、従来の意味で聞こえることはありません。しかし、宇宙の危険で命を落とす前に、骨伝導を通じていくつかの音を聞き取ることができるかもしれません。骨伝導では、音波は鼓膜を迂回して顎と頭蓋骨の骨を通って内耳に伝わります。空気を必要としないため、仲間の宇宙飛行士がシャトル内でパーティをする音が約 15 秒間聞こえます。その後はおそらく意識を失い、窒息寸前になるでしょう。
したがって、ハリウッドの映画製作者の知恵にもかかわらず、宇宙で騒音を聞くことは不可能です。次回 SF 映画を見るときは、真空の宇宙で何かが起こったら耳を塞ぐことをお勧めします。そうすることで映画がより現実的に見えるようになり、映画が終わった後に友達との素晴らしい会話のネタとして機能するでしょう。
宇宙、音、その他のトピックについて詳しく知りたい場合は、次のページのリンクをご覧ください。
情報源
- 骨伝導。ブリタニカ百科事典。 2008 年 2 月 26 日、ブリタニカ百科事典オンラインから取得。 http://www.britannica.com/eb/article-9080583
- マッドサイエンスネットワーク。 http://www.madsci.org/
- 宇宙飛行。ブリタニカ百科事典。 2008 年 2 月 26 日、ブリタニカ百科事典オンラインから取得。 http://www.britannica.com/eb/article-9384200
- 音。ブリタニカ百科事典。 2008 年 2 月 25 日、ブリタニカ百科事典オンラインから取得。 http://www.britannica.com/eb/article-9109557
- 物理教室のチュートリアル。グレンブルックサウス物理学。 http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/BBoard.html
- ウィアー、ライラ。 「ハイテク聴覚は耳をバイパスします。」有線。 2004 年 9 月 16 日。http://www.wired.com/science/discoveries/news/2004/09/64963
