@ 2017.04.22 , 08:00

新理论可能解释流星之歌

几个世纪以来,某些观察者声称划过夜空的流星会嘶嘶作响。但同时,怀疑者对此大肆嘲讽,因为流星的声音应该在光线之后好几分钟才会被我们接收到。不过现在,科学家提出了一种新理论,解释了我们的眼睛和耳朵是如何几乎同时感知到流星的。这一假说同时可能解释许多高纬度居民宣称的极光产生声音的机理。

新理论可能解释流星之歌
credit: 123RF

流星划过大气,不断分解,释放出大量的能量,同时产生光速传播的低频无线电。某些科学家认为正是这些无线电产生了伴随流星的声音。这些无线电波会导致各种日常物品,如栅栏,头发以及玻璃等振动,从而被我们听到。这一现象叫做电声响,以色列特拉维夫大学大气科学家、新研究共同作者Colin Price解释道:“其原理是电磁波转换为声波,即收音机工作的原理。但在这种情况下,大自然自己就进行了这种转换。”

但想要捕获这种情景并不容易。流星声音的报导相对较少,据美国流星协会(AMS)称去年只有40起。并且由于大部分这种事例都是来自业余天文爱好者,难以找到有记录的录音。美国流星协会执行主任David Meisel说:“我们从没有找到过任何录音。”此外,还有一个有待回答的关键问题:流星是怎么产生低频无线电波的?

现在,Price和康奈尔大学的物理学家Michael Kelley构建了一个模型,试图回答这个问题。随着流星横穿地球大气,电离周围的空气,将其分解为较重的带正电的离子和较轻的带负电的电子。离子跟随流星,而电子则被地球磁场偏转。在流星的尾迹中的正电和负电的分离产生了较大的电场,驱动了电流的产生。正是该电流发射了无线电波。流星的尺寸和穿过大气的速度决定了无线电的频率。该研究已发表在地球物理研究快报上。

新理论可能解释流星之歌
阿塔卡玛大型毫米波阵列看到的流星。From wiki/ESO

今年早些时候,另一个研究团队提出了另一种假说解释流星制造声音的机理。这个团队提出流星发出的可见光加热了如头发和玻璃等物质,这些物质随即振动并发出声音。但Price说,这个理论需要一个巨大的光源,只有当流星跟满月一样亮时才能发出足够产生这种声音的光。不过基于该理论,所有流星都能发出产生声音的无线电波,只不过其中只有一部分才能被我们听到。

Price和Kelly认为他们的模型可能也能解释伴随极光的拍手声。美国北部,格陵兰,加拿大等地的本地居民的故事中特别突出描述了这种声音,Kelly说道:“极光也能产生能轻易抵达地面的无线电。”

未参与此研究的波士顿大学天文学家Meers Oppenheim说道:“这一假说是合理的。这个问题似简实繁,似乎无人真正解决了。”很难模拟在100千米高的地球大气中真正发生的事情,因为微小的尘埃粒子以50多千米每秒的速度嗖嗖飞掠。

本文译自 sciencemag,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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