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怎样才能听到阳光的声音。 儿童科学实验室
阳光明媚的声音……这两个词的组合很不寻常，不是吗？ 我们都习惯了“阳光”、“太阳光线”的概念，总之，就是我们的星星是可见的。 但除此之外你还能听到什么…… 太阳声音存在的假说是由国内外著名的高尔基天文学家弗拉基米尔·维亚切斯拉沃维奇·拉齐耶夫斯基教授提出的。 此外，他甚至预测了阳光明媚的声音将如何听起来：在其中你可以听到飓风的咆哮，风暴的呼啸，海浪的有节奏的咆哮，以及迄今为止我们未知的其他声音的奇异组合。 而被破译后，这个声音或许会揭示我们星球的许多秘密。 聆听太阳的不寻常想法是如何诞生的？ 弗拉基米尔·维亚切斯拉沃维奇（Vladimir Vyacheslavovich）在回答这个问题时表示，当人们在寻找一件事时，却发现了完全不同的东西，这在科学中并不罕见。 但他的思想的历史不仅是令人兴奋的科学探索中不寻常的、意想不到的转折的一个例子，它也是一个顽固地遵循搜索逻辑的例子，即有能力将已经开始的事情带到其逻辑终点。 拉齐耶夫斯基研究了光压如何影响天体的运动。 为此，他需要找到最准确的方法来测量光压。 P. N. Lebedev 的经典实验所达到的精度还不够。 尽管如此，最好先记住什么是光压以及列别杰夫的实验是如何进行的，在这个实验中，首先证明了这种压力的存在并测量了其大小。 这位著名物理学家在真空中的玻璃容器中用细线悬挂了一个带有两个轻型“飞翼”的万向节（见图）。 所以科学家称最薄的金属叶子直径约为5毫米。 其中一只翅膀是银色的，另一只则是黑色的。 强大的电弧光通过透镜系统射向他们。 然后发生了以下情况：黑色表面吸收了光线，而光子从银色表面反射、反弹，从而给这个小翼带来了额外的脉冲。 结果，带有机翼的悬架扭曲了。 众所周知，P.N.列别杰夫的经验证明了轻压力的存在。 并且根据悬架的扭转角度，可以大致确定其值。 光压的精确测量和计算对于需要计算恒星轨迹的天文学家来说非常重要。 例如，这种压力在很大程度上决定了彗尾的外观和形状。 然而，正如我们已经说过的，P. N. Lebedev 在上世纪最后一年针对当今的问题给出的经验并没有提供所需的准确性。 拉齐耶夫斯基正在寻找一种更清晰的测量方法。 不知何故，他偶然发现了一本书，名叫《听力与言语》。 该书的作者认为，人耳比眼睛敏感得多。 似乎将这两种感觉相互比较就像比较音乐作品和糖果的质量一样毫无意义。 毕竟，眼睛对电磁场做出反应，耳朵对声学场做出反应。 尽管如此，这样的比较还是有其合理性的。 从这个例子中可以明显看出耳朵相对于眼睛的相对优越性。 眼睛无法捕捉电影屏幕上的帧序列，其发生频率仅为每秒 24 帧。 而耳朵的鼓膜则是一种频率高达20万赫兹的压力方式。 这位科学家还记得，很长一段时间以来，有一种非常简单方便的听力测试设备——热敏电话。 例如，在它的帮助下，对军队中的新兵进行了测试。 热听器是一个带有黑色电线的密封盒子，其中有一个出口 - 进入耳朵。 将 1 安培的电流施加到导线上，该电流由声音频率 - 600 赫兹的交流电进行调制。 这里的变量非常小：例如，交流电的幅度是百万分之一伏特。 在1/600秒的时间里，导线有时间膨胀一点，在下一个微间隔它收缩一点……但即使是耳朵听到的这些微不足道的振动，每个人都有不同的方式，用来测试听力。 这些事实使拉齐耶夫斯基产生了这样的想法：如果听觉如此灵敏，也许在它的帮助下可以更准确地测量光压？ 为了验证这一点，他做了一个简单的实验（见图），科学家制作了一个圆盘，在圆盘上以相同的距离切出五个直径相等的圆孔。 圆盘开始以 100 rpm 的速度旋转，并且有一束强大的光束射向它。 在圆盘后面，与一个孔相对的地方，有一个带有镀银膜的密封盒。 从盒子中取出一根细管，插入耳朵中。 一分钟内，光线被阻挡 500 次并重新打开，膜要么受到光的影响，要么不受光的影响。 因此，它应该在周期性暴露于光压的情况下发声。 这次经历很成功。 声音够大了。 只剩下校准强度，就可以计算出光压值了……嗯？ 成功，有些太容易了，不能不提醒真正的研究者。 为了验证，这位科学家（正如他自己承认的那样——纯粹是凭直觉）用烟灰将膜变黑。 声音应该已经消失，或者至少变得明显减弱。 毕竟，光压与光反射系数成正比，对于变黑的表面来说，它可以忽略不计。 然而，完全不同的事情发生了。 薄膜确实在咆哮！
很明显，实验中主要表现的并不是轻压。 那么，观察到的现象的原因是什么？ 显然，研究人员认为烟灰只是在光通量的影响下升温，并在光线被阻挡时冷却（记住热电话中的电线）。 因此，邻近膜的空气层周期性地膨胀和收缩。 弹性空气振动传递到耳膜。 一项新实验再次证实了这一线索，实验中不再使用强大的电弧，而是使用普通灯泡作为光源。 效果显现了，但是声音当然变得更小了。 严格来说，测试实验的重现并不困难。 为此，您需要一个简单的设备 - 一个普通的医用听音内窥镜，医生用它来听病人的声音。 拿起它，您会看到一个螺母拧在声音收集室上，将刚性膜牢牢地压在声音收集室上（见图）。 拧开它，在腔室内部覆盖一层厚厚的烟灰，然后将螺母和薄膜放回原位，仔细检查其密封性。 橡胶管和耳塞也应该是密封的。 毕竟，腔体内产生的声能微乎其微，稍有泄露就会导致故障。 如果您现在将听筒内窥镜靠近灯泡（它们之间的距离取决于您的听力敏锐度，可以从 10 cm 到 1 m 不等），您将听到一种甚至很低的嗡嗡声，相当于频率为 50 赫兹的音叉的声音。 有人可能会有疑问——声音是由交变电磁场引起的吗？ 尝试用任何不透明的屏幕阻挡光线。 声音会立即消失，并在屏幕移开的同时出现。 相反，透明屏幕（例如由有机玻璃制成的屏幕）不会消除灯泡的声音。
这里的声音来源与上述实验中的完全相同。 拉齐耶夫斯基将这种现象称为光电话效应，并将其检测设备（借助烟灰的“现代化听诊器”）称为光电话。 具有技术思维的人会立即想出如何实际使用光电电话。 好吧，至少要检查一下灯泡的质量。 显然，灯泡声音的性质应该与灯丝的技术状况有关。
但是，当然，灯泡不是主要的东西。 最后，即使没有拍照手机，他们也知道如何确定其质量。 在思考所发现的效应时，拉齐耶夫斯基突然产生了一个简单但同时又异常大胆的想法。 如果光电电话听到一个普通的 XNUMX 瓦灯泡，这意味着它还可以对一个强大得多的发射器 - 太阳做出反应...... 在这里，我们概括地追溯了聆听太阳的想法的起源路径。 一个有思想的读者，即使从这几个事件和事实中，也可能能够猜到弗拉基米尔·维亚切斯拉沃维奇属于科学界被称为“想法产生者”的罕见类型的研究人员。 事实上，很难统计他在多年的科学活动中提出的所有假设，更不用说列出了。 与此同时，这位科学家愿意与同事，主要是与在该国许多城市工作的学生分享他的想法。 尽管他的一些假设没有得到证实——这在科学中是不可避免的，但其他想法也得到了卓有成效的发展。 而且也很容易看出，拉齐耶夫斯基不需要昂贵的设备或一些特殊的装置就可以做到。 他总是被非标准思维、虚构和创造性想象力所拯救。 为了确保这一点，我们仍然会有新的机会。 让我们回到假设。 阳光就像灯泡的光一样，实际上并不像肉眼看上去那么光滑。 当通过望远镜观察时，我们的发光体的表面就像沸腾的米粥。 每粒“粥”——一个颗粒——都是来自太阳深处的更炽热的气体团通过太阳光球层对流突破的结果。 每个颗粒的大小为150至1000公里，其平均寿命为3至5分钟，温度比周围背景高300至500度。 每百分之一秒，大约有 50 个粒子诞生和死亡，同时在太阳上观察到大约一百万个粒子。 于是就有了煮粥的印象。 所有这些颗粒不断诞生和死亡的过程都不可避免地使阳光产生“颤抖”，其频率在宽广的声谱中波动，当然也包括可听声谱。 然后幻想向科学家暗示，在如此丰富多彩的声音画面中，飓风应该雷鸣，风暴呼啸……而它们背后是真实的物理过程，也许可以讲述很多关于它们自己的事情。 确实，人们还必须学会破译太阳风暴和低语的语言。 所以，你看，聆听太阳的机会似乎非常诱人。 但是，正如我们所记得的，太阳虽然具有巨大的辐射能力，但距离我们却有150亿公里。 你不能像灯泡一样把它带到照相手机上。 设备的声音是否是由来自如此距离的射线引起的？ 拉齐耶夫斯基进行了必要的计算。 原来，要检验这个假设，需要一台镜面直径至少有6-7m的强大望远镜，那望远镜跟它有什么关系呢？ 其目的不仅是（而且不是那么多）使所研究的天体更接近观察者，而是放大来自天体的信号。 增益随着反射镜直径的平方而增加。 只有有了强大的放大器——望远镜，听到太阳声音的可能性才成为现实（见图）。
几年前，这样的望远镜还不存在。 对于拉齐耶夫斯基来说，一切都仅限于一份特殊科学期刊上的一篇文章。 同事们对拉齐耶夫斯基的想法意见不一。 怀疑论者最严肃的论点之一听起来是这样的：大气中的噪音如此强烈，以至于太阳的声音无法通过它们到达地球。 针对这样的疑问，弗拉基米尔·维亚切斯拉沃维奇（Vladimir Vyacheslavovich）举了一个著名的例子……蝙蝠。 大家都知道蝙蝠是夜行性动物。 它们的视力很差，但在超声波信号的帮助下移动，发出从周围物体反射的波，然后返回到它们，从而可以正确定位。 有一次，科学家们决定检查一下：他们的生活方式是否仅仅与在特定时间睡觉的习惯有关，还是有其他更深层次的原因？ 为了做到这一点，蝙蝠被装上飞机，跨越几个时区，将它们的一天移动 8 个小时。 还有什么——老鼠平静地坐在柱子上直到日落，随着夜幕降临，它们开始了平常的飞行。 拉齐耶夫斯基对这一事实的解释如下。 地球像一个巨大的吸收膜一样对太阳辐射做出反应。 这种反应以人类听不到的噪音来表达，但更敏感的蝙蝠可以很好地捕捉到。 对他们来说，噪音是一个强大的背景，他们自己的微弱信号就会丢失。 因此，白天他们被剥夺了定向的可能性。 日落后，噪音消失，老鼠可以四处走动。 夜间也存在的大气噪音不会干扰蝙蝠。 这意味着它们的强度还不足以干扰聆听太阳的声音。 总之，这取决于未来在近年来建造的一台强大望远镜上进行的实验。 只有经验才能证实或反驳一个想法。 如今，甚至很难预测验证实验如果成功的话将会产生什么结果。 也许太阳的声音将提供有关我们恒星上正在发生的过程的新信息，这些信息还远未完全了解。 也许一个简单的光电电话将成为超灵敏仪器的基础，这些仪器将能够捕捉地球上由阳光产生的噪音。 这种噪音可以告诉我们很多关于地球和太阳的信息…… 作者：V. Meyerov
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