Å stå og rope på Jupiter

Abelstaarn_2014_05_16_UbOslo

Fra høyre: Torkild Jemterud (NRK), Maria Sand, Ole Swang og meg

Hører man lyden av stormene på Jupiter eller vil det være helt stille fordi det ikke er luft der? Det var lytterspørsmål til NRK P2 Abels tårn forrige uke.

Det har vært brukt lyd på noen planetariske romferder. Først ut var antageligvis de sovjetiske Venera 13- og 14-ferdene på tidlig 80-tall, så var det den mislykkede Mars Polar Lander på slutten av 90-tallet. Endelig var det Huygens som hadde lydsensorer da den landet på Saturns måne Titan i 2005.

Det er snakk om både passive sensorer som hører på stormer og lynnedslag og også aktive sensorer som sender lyd og f.eks kan måle lydhastighet. Da lydhastighet gir informasjon om sammensetning av atmosfæren er dette interessant informasjon.

Men hva hvis jeg kunne stå på Jupiter og lytte og snakke? Vi må se bort fra trivielle ting som at jeg ikke får puste i en atmosfære bestående av hydrogen (H2) og helium så … Men det å se bort fra slike ting er noe vi har vent oss til helt siden Galileo og andre på hans tid tenkte seg bevegelse av fallende kuler uten at det var luftmotstand – Gedankenexperiment.

På gassplaneten Jupiter er det ikke helt klart når planeten begynner og atmosfæren slutter, men det er 1-2 atmosfærers trykk omtrent i overgangen. Det er jo ikke så forskjellig fra jorda.

Lydhastigheten blir likevel omtrent 1000 m/s, dvs 3 ganger den på jorda. Sånn sett blir det litt som å finne retning under vann, der lyden går enda fortere (1500 m/s). Det kan en lese om her «Stereo under vann«.

Med de mange lynutbruddene på Jupiter, er nok noe av det første en vil merke at huskeregelen for lokalisering av lyn blir annerledes. Nå blir det 1 sekund per kilometer, ikke 3 som vi er vant til.

Når det gjelder snakking så blir formantene forskjøvet, så en mann høres mer ut som et barn, men uten at toneleiet er endret. Det kan man høre eksempler på her fra University of Southampton.

Dessuten blir lokalisering annerledes. Ørene våre har tre mekanismer for retningsbestemmelse:

  1. Lyd på den fjerne siden av hodet blir ikke så mye dempet lenger da bølgelengden er 3 ganger større på Jupiter. På jorda hjelper det oss å finne retning i diskanten, men på Jupiter virker det nok ikke noe særlig bra.
  2. Tidsforsinkelsene blir bare 1/3 så en lyd fra en ikke for stor vinkel fra siden høres ut som om den kommer fra 1/3 av vinkelen.
  3. Ytterørets fasong hjelper til med lokalisering av bredbåndede lyder med sin farging av lyden. Dette også blir helt feil.

510px-Apollo_Moonwalk2Hvordan kan man kompensere? Jo ved å bruke en romhjelm (det er bra for luft og pusting også!), og den må være 3 ganger større enn hodet (god ide fra kollega Andreas Austeng under lunsjen etter programmet). Så må det være mikrofoner omtrent der det passer å ha ører. Da kan man få det meste av retningsbestemmelsen omtrent på plass igjen. Tror jeg da, for ingen har vel prøvd?

Men det blir jo ganske tøft da, litt alien/romvesen-aktig.

Bilder: UbOslo (Instagram) og Wikipedia (NASA). Kilde: Lorenz, «Speed of sound in outer planet atmospheres,» Planetary and Space Science, 1999.

2 comments

  1. Carbomontanus · mai 19, 2014

    Holm
    Dette her var avansert og komplisert så jeg må gå det grundig igjennom først, men jeg skal nok slå til.

    Jeg klarte å konstruere det absolutte elektroakustiske apparat, en pnevmatisk oscillator som drives elektromagnetisk og som ikke utveksler gass med omgivelsene, og kjøpte ei flaske Argon fra Norgas til nullreferanse.

    Ellers har vi luft og butangass til rådighet….

    Da har vi mono, bi og oligo- atomige gasser.

  2. Carbomontanus · mai 20, 2014

    Skavvissesann…

    Jeg har ikke gjort mye forsøk med det for det er andre ting som har interessert meg, men jeg har sjekket opp.

    Med FET elektretmikrofoner og dobbel op- amp + en walkman hodetelefon er det særlig enkelt. Telefonene er på 50 ohm og det er akkurat hva de kvartwatt opampene drar, for impedansen er mye høyere.

    Jeg har koblet det og skrudd opp volumet på to paralelle knotter. Det er da som om hodetelefonene faller av ørene på en og man hører helt normalt. Da regner jeg med resten er elementært. Det var ikke mer interessant enn som så, og vi kan slå fast at komponentene har høy hi-fi-kvalitet. Skrur man så videre opp så hører man fryseboksen og kjøleskapet og all nettbrummen i huset som man ellers ignorerer og undertrykker. Og enda videre opp så hører man folk gå og snakke på gata og musene som tasser rundt veggene. Da er det fenomenalt gode mikrofoner og op-amper.

    Så har jeg gjort et forsøk til. Det var Franz Brüggen blokkfløyte stereo- opptak. Jeg koblet høyre kanal til x og venstre til y på scopet. Da får man en figur, og man ser på skopet Brüggen sitte der på stolen og bevege seg under spillet slik han er berømt for å gjøre.. Det er fase- effekter på mikrofonene som er svært følsomt.

    Ellers kan man begynne som jeg har nevnt til Kollokviet allerede om Den Underjordiske klippekonsert, hvor instrumentene er sekkepipe-skalmeie-zampogna og tromme, alternativt motorbåter, måkeskrik, og havbrus. I forhold til det kan man så drive med store is- skurte, parabole og ellipsoide fjellformasjoner ved kysten. Man retnings- hører grandgivelig at lyden kommer rett ut av fjellet som om kilden satt inni fjellet.

    Jeg la merke til det en gang med Kolbotngarden som er jentetropp drilltropp med trommer og trompeter og de driller rundtogrundt, at trompetene har en tydelig retningsvirkning. De stråler slett ikke like skarpt i alle retninger.

    Og nok en viktig regel, man hører det man vil høre og er interessert i å høre og har begreper om å kunne høre, og undertrykker og ignorerer andre lyder. Og på det man vil og må høre så kan man ved trening også høre fenomenalt bra og helt ned i lydbølge- fasedetaljene. En evne jeg tror ganske sikkert også er dyrisk, for de er ofte og i regelen avhengig av å måtte høre særlig godt og distinkt, og likesom mennesker også å kunne undertrykke og ignorere bråk.

    Det absolutte elektroakustiske apparat er et papprør med høyttaler i enden, og høyttaleren virker også som mikrofon og retter seg etter rørets resonans så det kan stemmes og opereres som en vanlig orgelpipe, og prøve ulike gasser i røret.

    For eksempel Butangass.

    AAAAAAAAAAAAAAAAAFzzzzaaoOOOOOOOOOOOOOO….

    Så tenner vi på med ei fyrstikk

    OOOOOOOOOPfLUmmMMHuiiiaAAAAAAAAAAAAAAAAAA.

    Akkurat det apparatet har de hatt med i miniatyr for å undersøke gass- sammensetningen fortløpende og raskt da de landet på Titan. Idet

    C = 1/2pi roten av Cp/Cv . P/M . RT

    P= barometric pressure
    M= molar mass
    R= the gas constant
    T = kelvin temperature.

    og Cp/Cv = den molare varme, en kvantemekanisk størrelse som gir luftens elastisitetsmodul og som endrer seg fra mono til bi- atomige og oligo- atomige gasser. Hva som da er videre relevant i utåndingsluft er CO2 og H2O. Men det er også kjent i blæse- entsemblet skolemusikken at pitch stiger endel når man «varmer opp» og det følger av formelen.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s