大气|毅力号火星车传回火星声音，音速比地球上每秒慢100米，怎么回事
毅力号火星车传回火星声音 ， 音速比地球上每秒慢100米 ， 怎么回事
火星是人类迄今为止探索最多的行星 ， 2021年2月19日着陆火星杰泽罗陨石坑的美国毅力号火星车在去年3月中旬就传回了火星上的声音 ， 包括火星的风声和火星车激光烧蚀石头的声音 。
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而据来自美国宇航局官网近日的一篇报道显示 ， 一个科学研究小组今年3月份又通过毅力号传回的火星车激光烧蚀石头的声音数据（主要是激光照射石头崩裂的画面时间和传回的声音的时间间隔）计算出了火星表面大气中的音速（声速） 。
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上图为毅力号火星车正在用激光照射火星地面的石头 ， 下图红圈中是石头被激光烧蚀后留下的黑色斑点 。
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但是和我们都知道的声音在空气中的速度为每秒340米这一常识不同 ， 声音在火星表面大气中的传播速度只有每秒240米 ， 居然比地球上慢了100米左右 ， 或者说只有地球空气中音速的70% ， 这是怎么回事呢？
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音速难道不是一个常量吗？其实并不是！中学物理课已经告诉我们了 ， 声音在不同的介质中的传播速度是完全不一样的 ， 它在大气中的传播速度为每秒340米 ， 在水中的传播速度为每秒1500米左右 ， 在铜中的传播速度为每秒3750米左右 ， 在钢铁中的传播速度则高达每秒5200米……
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可见 ， 声音在不同介质中的传播速度差别是很大的 。 不仅如此 ， 声音在同一种介质中的传播速度也会随着密度、温度、状态的不同而不同 ， 比如在淡水和海水中的速度就有所不同 ， 在25℃蒸馏水中的声音传播速度为每秒1497米 ， 在25℃海水中的传播速度大致为每秒1530米 。
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【大气|毅力号火星车传回火星声音，音速比地球上每秒慢100米，怎么回事】之所以比淡水中更快 ， 是因为海水盐份高 ， 使得海水的密度比淡水略大 ， 而且温度越高 ， 分子相对越活跃 ， 也更容易传声 ， 但是如果物质的状态发生改变 ， 传播声音的速度也会发生改变 ， 比如在冰中的传播速度是每秒3200米左右 ， 远超在各种水中的传播速度 。
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这说明即便是在同一种介质中 ， 音速也会因为密度的不同而不同 ， 比如在空气中就是这样 ， 地球表面音速每秒340米是有条件的 ， 说的一般是在地球表面的一个大气压下 ， 空气温度大致在12℃时 ， 空气质量为每立方米1.29千克时的速度 ， 但是在25摄氏度时 ， 空气中声音的速度则为每秒346米 。
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我们都知道地球的空气是越往上越稀薄 ， 温度越冷 ， 也就是越往高空中空气的密度越低 ， 温度也越低 ， 那么声音的传播速度也会相应地减低了 ， 在距地表1万米的高空 ， 大气压下降到只有地球表面的1/4 ， 温度也下降到零下50℃ ， 每立方米空气的质量只有400多克 ， 所以声音的速度也下降到了每秒299米左右 ， 比在地表的速度慢了40多米 。
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那我们再看火星地表的大气环境 ， 火星地表的大气压只有地球表面大气压的0.8%左右 ， 就是还不到一个大气压的1% ， 相当于地球大气33000米高空中的气压 ， 毅力号火星车降落的杰泽罗陨石坑的温度昼夜温差很大 ， 但平均温度应该在零下30℃左右 ， 每立方米空气的质量大约是20克（主要成分是二氧化碳 ， 占约95%） ， 只有地球表面空气质量的1/65 ， 声音在这样的空气环境中传播 ， 速度当然会很低了 ， 大致也就是每秒240米左右 。
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可见 ， 火星表面的空气环境和地球表面是差别很大的 ， 就连声音的传播速度都不一样 ， 没有人可以在那里像在地球上一样生存 ， 所以人类要想移民火星 ， 还必须创造类似地球表面这样的生存条件 ， 以人类目前的能力 ， 数十年后可以登陆火星 ， 也只能在火星上建造小规模的封闭式基地 ， 在其中营造小规模的地球生态环境 。
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但即便能那样做 ， 想在火星上生存也是相当不容易的 ， 因为一切都得从头开始 。 在现阶段 ， 我们还是安心地在地球上生活 ， 爱护好我们的环境 ， 做好可持续发展吧 。
参考资料：
《环球网》3月26日文章《科学家根据毅力号传回的风声 ， 首次确定了火星音速 ， 只有240米/秒》
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