Kaip skamba žvaigždės ir žemės drebėjimai? Mokslininkai paverčia nematomą pasaulį garsu

Ar kada pagalvojote, kaip „skambėtų“ saulės pliūpsnis, žemės drebėjimas ar net juodoji bedugnė, jei galėtume juos išgirsti? Nors kosmose garsas nesklinda, mokslininkai rado būdų paversti šiuos reiškinius mums girdimais signalais.

Šis procesas vadinamas sonifikacija: duomenys paverčiami garsu taip, kad žmogaus ausis galėtų juos atpažinti ir suprasti. Iš įrašų, kurių niekada negalėtume išgirsti tiesiogiai, gimsta naujas būdas pažinti nematomą visatos ir Žemės gyvenimą.

Kas iš tikrųjų „skamba“ kosmose?

Garsui sklindant reikalinga medžiaga, per kurią keliauja bangos: oras, vanduo ar kitos dujos. Kosmose tarp žvaigždžių vyrauja vakuumas, todėl įprastas garsas ten negali sklisti taip, kaip esame pratę girdėti žemėje.

Tačiau kosmose pilna kitokių bangų ir virpesių, kuriuos galima užfiksuoti prietaisais. Tai elektromagnetinės bangos, dalelių srautai, gravitacinės bangos ar plazmos virpesiai, kuriuos zondai ir teleskopai matuoja kaip skaitinius duomenis.

Užuot klausęsi tiesiogiai, mokslininkai „verčia“ šiuos duomenis į žmogaus klausai tinkamus garsus. Pavyzdžiui, keisdami dažnį, intensyvumą ar toną taip, kad duomenų pokyčiai virstų girdimais melodijos ar triukšmo pasikeitimais.

Taip sukuriami įrašai, kurių dažnai klauso ne tik mokslininkai, bet ir muzikantai, menininkai bei visuomenė. Kai kurie jų skamba netikėtai gražiai ir primena elektroninę muziką ar kino garsovaizdžius.

Žvaigždžių ir planetų „muzika“

Žvaigždės nuolat virpa dėl procesų savo gelmėse, nors plika akimi jos atrodo ramios. Šiuos virpesius galima užfiksuoti kaip ryškumo ar spinduliuotės pokyčius, kuriuos vėliau įmanoma sonifikuoti.

Toks darbas leidžia tyrėjams „išgirsti“ žvaigždės sandarą: skirtingi virpesiai atskleidžia jos dydį, temperatūrą, tankį ir net tai, kaip ji sensta. Nors patys garsai yra dirbtinai pritaikyti mūsų ausims, informacija juose atspindi realius fizinius procesus.

Planetos irgi turi savo „balsą“, kurį atskleidžia magnetiniai laukai ir dalelių vėjai. Kosminiai zondai, skriedami pro Jupiterį ar Saturną, fiksuoja jų magnetosferų virpesius ir dalelių srautus.

Šiuos signalus pavertus garsu, gaunamas šiurpokas šnypštimas, džeržgesiai ir ūžesiai. Jie primena senų radijo imtuvų šlamėjimą ir padeda tyrėjams suprasti, kas vyksta planetų aplinkoje.

Nematomi žemės drebėjimų ir ugnikalnių ritmai

Sonifikacija naudojama ne tik kosmose, bet ir stebint pačią Žemę. Seisminiai jutikliai fiksuoja žemės drebėjimų ir ugnikalnių virpesius, kurie paprastai pateikiami grafikuose, tačiau gali būti paversti ir garsu.

Žemės drebėjimo įrašas skamba kaip staigus, žemo tono dūžis ar griausmas, kurį seka slenkantis ūžesys. Jei duomenys pagreitinti, kad būtų girdimi per kelias sekundes, vietoj valandų ar dienų, galima išgirsti visą įvykio „istoriją“.

Tokie garsai padeda tyrėjams pastebėti pasikartojančius modelius, kuriuos akiai sunkiau pamatyti grafikuose. Be to, jie tampa galinga priemone visuomenei paaiškinti, kas vyksta per žemės drebėjimus ir kodėl svarbu stebėti seisminį aktyvumą.

Panašiai sonifikuojami ir ugnikalnių duomenys: prieš išsiveržimą dažnai padaugėja mažų virpesių, kurie garsuose virsta intensyvėjančiu dundėjimu. Tokie įrašai kartais naudojami edukacijai ir mokymams apie gamtines grėsmes.

Duomenų klausymasis moksle ir mene

Sonifikacija naudinga ne tik mokslo populiarinimui, bet ir pačiam tyrimų procesui. Žmogaus klausa puikiai pastebi ritmus, anomalijas ir dėsningumus, kurių akiai grafikuose kartais nepavyksta iškart atpažinti.

Dėl šios priežasties kai kurie tyrėjai klauso sudėtingų duomenų rinkinių, pavyzdžiui, ilgo laikotarpio klimato rodiklių ar dalelių fizikos eksperimentų rezultatų. Jei duomenyse atsiranda neįprastas „akcentas“, jį galima greitai išgirsti ir vėliau detaliai ištirti matematiniais metodais.

Sonifikacija tapo ir kūrybiniu įkvėpimo šaltiniu menininkams. Muzikantai ir garso kūrėjai naudoja astronominius, meteorologinius ar biologinius duomenis savo kompozicijose.

Tokie kūriniai dažnai pristatomi mokslo ir meno festivaliuose, muziejų parodose, interaktyviose instaliacijose. Jie padeda žmonėms kitaip pajusti reiškinius, apie kuriuos įprastai skaitome tik skaičių ir grafikų pavidalu.

Kaip patys galite išgirsti duomenis?

Sonifikacija nėra uždara laboratorijų praktika. Egzistuoja daugybė atvirų projektų, kuriuose viešai dalijamasi žvaigždžių, planetų, juodųjų bedugnių, žemės drebėjimų ir kitų reiškinių „garsais“.

Dalis šių projektų pateikia ir paprastus įrankius, kuriais galima patiems paversti skaitinius duomenis garsu. Pavyzdžiui, įkelti lentelę su temperatūros pokyčiais, širdies ritmo įrašus ar net miesto triukšmo matavimus ir pamatyti, kaip tai skamba.

Tokie eksperimentai ypač naudingi mokyklose, nes sujungia matematiką, fiziką, muziką ir informatiką. Mokiniai ne tik analizuoja duomenis, bet ir kuria iš jų garso takelius, taip geriau įsimindami reiškinių dėsningumus.

Be to, sonifikacija tampa svarbia priemone žmonėms su regos negalia. Užrašytus duomenis jie gali „perskaityti“ ausimis, o tai atveria naujas galimybes mokslui ir švietimui būti prieinamesniems.

Kas laukia toliau?

Augant surenkamų duomenų kiekiui, sonifikacija tampa vis aktualesnė. Neįmanoma vien akimis peržvelgti visų rodiklių, kuriuos kasdien renka palydovai, teleskopai, jutikliai ir laboratoriniai prietaisai.

Dirbtinis intelektas jau dabar padeda atrinkti svarbiausius signalus, o sonifikacija suteikia papildomą juslinį kanalą tiems signalams suprasti. Gali būti, kad ateityje sudėtingus procesus mokysimės atpažinti ne tik pagal grafikų formas, bet ir pagal „garsines parašus“.

Galų gale sonifikacija primena, kad esame pripratę matyti pasaulį akimis, nors mūsų klausa yra tokia pat jautri sudėtingiems raštams. Išmokę klausytis duomenų, pradedame girdėti ir anksčiau nepastebėtus visatos ir Žemės ritmus.

Vieniems tai nauja pažinimo priemonė, kitiems kūrybinis įkvėpimas, o kai kam tiesiog įdomi galimybė išgirsti, kaip „skamba“ mūsų planeta ir ją supantys toliai.