A Nap olyan hangos, hogy ha az űrben lenne levegő, a Földön megsüketülnénk

A világűr legkézenfekvőbb tulajdonsága már a nevéből is kiolvasható: űr, azaz nincsen benne semmi. Valójában az űrben sincs tökéletes vákuum, de olyan ritka benne az anyag – köbméterenként alig néhány hidrogénatom, szemben a földi levegő köbméterenkénti 10²⁵ molekulájával –, hogy még ezzel együtt is ez áll a legközelebb a teljes ürességhez.

A hang terjedéséhez szükség van valamilyen közegre, ami a mindennapokban jellemzően a levegő. Mivel azonban az űr közel tökéletes vákuuma légüres tér, ott a hangok sem terjednek. A gyakorlatban ez ritkán okoz problémát, legfeljebb a sci-fi filmek űrcsatáiban kell kicsit elszakadni a fizika törvényeitől. Az asztronauták nyílt űrbéli csevegését meg elsősorban nem ez lehetetleníti el, hanem hogy szkafander nélkül amúgy sem kapnának levegőt, a beszélgetéshez meg nem árt életben lenni. A világűr csöndjének azonban van egy kifejezetten jótékony hatása: ennek köszönhető, hogy nem szenvedünk maradandó halláskárosodást a csillagok hangzavarától.

A csillagoknak ugyanis nagyon is van hangjuk, ráadásul elég változatos: a belsejükben zajló fizikai folyamatok hatására úgy rezegnek sok-sok különféle frekvencián, akár a templomi harangok. Ha a világűrben lenne levegő vagy más, hasonlóan hatékony hangvezető közeg, Naprendszer-szerte hallani lehetne a Nap tízmillió különféle zenei hangnak megfelelő zenebonáját.

Méghozzá jó hangosan. A Nap 383 yottawattos (383 000 000 000 000 000 000 000 000 wattos) teljesítménnyel sugározza magából az energiát, ez hangerőre fordítva nagyjából 290 decibeles fülsiketítő ricsajt eredményezne. Itt a Földön persze ennél valamivel visszafogottabb lenne a Nap koncertje, hiszen a hangerő a távolság növekedésével csökken, és a bolygónk 150 millió kilométerre kering a csillagjától.

A Nap földi hangereje körülbelül 125 decibel lenne. Ezt az értéket segít elhelyezni, hogy a 120 decibel nagyjából annak a zajszintnek felel meg, mint ha 100 méterről hallgatnánk végig egy sugárhajtású repülőgép felszállását, míg a 130 decibel már az emberi hallás fájdalomküszöbe – de ha huzamosabb ideig vagyunk egy hangnak kitéve, már ennél alacsonyabb hangerő is maradandó halláskárosodást okozhat. (Frissítés: Craig DeForest, a Southwest Research Institute napfizikusának számításai szerint, ha minden más tényezőtől eltekintünk, a Földet elérő hangerő inkább csak 100 decibel lenne, ami – tekintve, hogy folyamatos nappali hangterhelésről lenne szó – szintén maradandó károsodást okozna. )

Szóval, bár izgalmasan hangzik, hogy akár a saját fülünkkel is hallhatnánk a Napot, azért ne sajnáljuk túlságosan, hogy ettől az élménytől megfoszt minket a világűr néma üressége.

Frissítés: a szakértő válaszol

Cikkünk megjelenése után több olvasónk is azt írta, a fentebb ismertetett számok szerintük nem állják ki a valóság próbáját, ezért a téma tisztázásához Dálya Gergelytől kértünk segítséget, aki az ELTE asztrofizikus doktoranduszaként többek között a gravitációs hullámokat kutató nemzetközi LIGO-együttműködésben is részt vesz.

Mivel a cikk témája egy gondolatkísérlet, Dálya Gergely is rögtön a válasza elején jelezte, hogy a végeredmény nagyban függ attól, hogy milyen fizikai törvényszerűségekkel számolunk, és a kísérlet kedvéért melyektől tekintünk el. Ez alapján ő is többféle forgatókönyvet vázolt fel, de ezen a ponton át is adjuk neki a szót:

1. "Ha feltesszük, hogy minden ugyanúgy működne fizikailag, mint igazából, csak lenne levegő a világűrben, akkor a gravitáció és a Nap sugárzásának nyomása miatt a levegő nagyon gyorsan a Napba és a bolygókra zuhanna, más részét pedig kifújná a sugárnyomás, mint a Naprendszer kialakulásakor."
2. "Tekintsünk el a gravitációtól, és tegyük fel, hogy a levegő stabilan ott marad a helyén! A hanghullámoknak ekkor hatalmas utat kellene megtenniük a levegőben, és ekkora úton teljesen átalakulnának hővé. A hang gyakorlatilag a molekulák rendezett mozgása, a hő pedig a rendezetlen mozgásuk, és ahogy halad a hanghullám, vagyis egyre több molekulát rezget meg rendezetten, mindenhol lesznek az útja során veszteségek, vagyis néhány molekula rendezetlenül fog mozogni, így ott egy kis hő keletkezik a hanghullám energiájából."
3. "Tegyük fel, hogy nem a rendes levegő tölti ki a világűrt, hanem valami olyan hipotetikus anyag, amiben akadálytalanul terjed a hang, és nem alakul át hővé egyáltalán! Ekkor tudunk leginkább számításokat végezni. A cikkben idézett napfizikus azt írja, hogy a mostani modellek szerint 30-300 W teljesítményt sugározna ki a Nap felszínének 1 m²-e. Ő a továbbiakban 200 W/m²-nek veszi ezt az értéket, úgyhogy most én is ennyivel számolok. Ha ezt felszorozzuk az egész felszínnel, 1,22×10²¹ W-ot kapunk. Ahhoz, hogy megkapjuk, hogy a Földön 1 m²-re ebből mennyi jut, feltételezzük, hogy a Nap minden irányban egyenletesen sugározza ki ezt a hangot, vagyis a Föld távolságában egyenletesen oszlik el ez a teljesítmény egy olyan gömb felületén, amelynek a sugara a Nap-Föld távolság. Tehát ennek a gömbnek a felszínével kell elosztanunk a kapott értéket, így 0,0043 W/m²-t, vagyis 4,3 mW/m²-t kapunk. A Reddit-oldalon, ahová az idézett napfizikus is beírt, úgy számoltak, hogy 10 000-ed részére csökken a hang teljesítménye ezen a távolságon, de ha beírjuk a konkrét adatokat, ez inkább 45 000-ed része. A 4,3 mW/m² 96 dB-nek felel meg, a Reddit-oldalon pedig 100 dB-t hoztak ki, szóval dB-ben nem olyan nagy a különbség, mivel az egy logaritmikus skála."
4. A cikkben szerepel a 383 yottawattos érték, ami a Nap által kisugárzott összes energia. Ezt is átszámíthatjuk a 3. pont gondolatmenetével, de ennek az energiának a túlnyomó része fény és más elektromágneses sugárzások formájában bocsátódik ki, szóval ez nem egy túl jó közelítés. Ha mégis ki akarjuk számolni, akkor ezt az értéket kell ugyanúgy elosszuk a Nap-Föld távolság sugarú gömb felszínével, és így a Földön 1 m²-re 1355 W jut (ezt az értéket hívjuk egyébként napállandónak). Ez decibelre lefordítva 151 dB lenne, de ugye ennek nincs olyan sok értelme, mert az energia nagy része nem hang hanem fény formájában jönne a Földre.

A cikkünkben idézett gondolatkísérletre tehát legszorosabban a 3. forgatókönyv illik, két lényeges feltétel mellett:

Mindezek alapján én azt mondanám, hogy a 3. pont számítása a legérdekesebb, de fontos kikötni, hogy ehhez eltekintünk a gravitációtól meg a hanghullámok levegőben való terjedésekor fellépő hőveszteségtől. Vagy egyszerűen mondhatjuk azt, hogy tegyük fel, hogy mi lenne, ha a vákuum vezetné a hangot

– foglalta össze Dálya Gergely.

Eredeti cikkünk kapcsán egyébként egy magyar származású kutató, Robert von Fay-Siebenburgen is jelentkezett, neki nem a számítással vagy a gondolatkísérlet előfeltevéseivel volt gondja, hanem egy vonatkozó kutatásra hívta fel a figyelmünket, amelyet az ő vezetésével publikált a nagy-britanniai Sheffieldi Egyetem kutatócsoportja még 2010-ben. Ebben a Nap atmoszféráján belüli rezgések által gerjesztett hangokat vizsgálták, az eredmény ezen a rövid videón is meghallgatható: