19.6.2014

Onko ääni ainutlaatuinen ilmiö maapallolla. Eli onko muu tunnettu maailmankaikkeus äänetön?

Dosentti Jorma Harju, fysiikan laitos, Helsingin yliopisto:

Ääni on mekaanista värähtelyä, joka etenee kaikissa väliaineissa - kaasussa, nesteessä ja kiinteässä aineessa. Kaasussa äänen nopeus riippuu lämpötilasta ja kaasuhiukkasten keskimääräisestä massasta. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että äänen nopeus riippuu väliaineen tiheydestä ja elastisuudesta.  Vain täydellisessä tyhjiössä ei ole ääntä.

Kuulemamme äänet syntyvät esimerkiksi puheesta tai vasaraniskusta, ja ne ovat ilmassa eteneviä pitkittäisiä tiheysaaltoja. Ne ovat siis peräkkäisiä tiheämpiä ja harvempia alueita, jotka ovat seurausta siitä, että ilman molekyylit värähtelevät edestakaisin. Tiheysmaksimeissa on suurempi paine kuin harventumissa.

Korvamme aistivat tämän paineen vaihtelun äänenä. Äänen korkeus riippuu tihentymien välimatkasta, ja koettu voimakkuus riippuu paitsi korkeudesta myös tihentymien ja harvemman kaasun tiheyseroista eli aallon amplitudista. Väliaineessa voi edetä lukuisia erisuuruisia aaltoja samanaikaisesti, ja tulos voi olla harmoninen tai kakofoninen.

Vastaavanlaisia akustisia värähtelyjä esiintyy myös muualla kuin maapallolla, esimerkiksi muiden planeettojen ilmakehissä, tähdissä, myös omassa Auringossamme, ja tähtienvälisissä kaasuissa. Niiden jaksoluvut ovat kuitenkin ihmisen kuuloalueen ulkopuolella.

Näitä akustisia värähtelyjä voidaan kuitenkin havaita muilla tavoin - maanpäällisten teleskooppien ja satelliittien avulla. Koko maailmankaikkeus värähteli ennen säteilyn ja aineen erkanemista, mikä tapahtui todennäköisesti niin sanotun inflatorisen laajenemisen aikaansaamien pienten tiheysvaihtelujen seurauksena. Inflatorisella laajenemisella tarkoitetaan äärimmäisen nopeaa laajenemisvaihetta pian alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeuden syntyessä. Tästä tuolloin velloneesta aallokosta nähdään yhä kuva kosmisessa taustasäteilyssä. 

Nuo ääniaallot ovat jättäneet jälkensä myös galaksien jakautumiseen laajenevassa maailmankaikkeudessamme: suuren mittakaavan rakennetta tutkittaessa on todettu, että galaksien välisillä etäisyyksillä on tietty, suosituin arvo, noin 500 miljoonaa valovuotta. Tämän uskotaan olevan seurausta kosmisesta värähtelystä.

Meidän kuulemamme varsinaiset äänet eivät jätä jälkiä, koska ilmassa paine-erot pyrkivät aina tasoittumaan.

 

Viimeksi muokattu 4.5.2015

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi