最近,有一位名叫約翰‧安德魯‧希金斯(John Andrew Higgins)的科學家在社群媒體上發佈了一段有趣的影片。他們在南極的冰蓋上鑽了一個直徑22公分、深約137公尺的冰洞取冰芯,然後既然已經有了這樣一個冰洞,他就將一塊冰扔了下去。

由於冰是由逐年增加的積雪層形成的,因此較低的積雪層比較高的積雪層更老,就像是樹木的年輪一樣,透過鑽取底層的積雪,可以讓我們找到歷史的痕跡。因此,科學家會在南極的冰蓋上,利用垂直鑽鑿的方式,在冰蓋上挖出冰洞,然後往下鑽取到一定的深度,去取出如冰棍一樣的、所謂的「冰芯」。

在南極朝137公尺深的冰洞裡頭扔冰塊,會聽到什麼?

約翰‧安德魯‧希金斯與他的研究團隊在南極洲正在進行相關的研究,因此他們也鑿了一個約150公尺深的冰洞,這個深度所取得的冰芯,估計大約是數千年前的歷史。透過所得到冰芯中的空氣氣泡,也將可以讓科學家觀察當時的空氣樣本。

總之,在他們的冰芯取得完畢後,希金斯拍了一段影片跟我們分享一個有趣的現象,他將冰塊扔進冰洞之中,讓大家聽聽看會發出什麼聲音。不管你想像的聲音是什麼,你絕對會驚訝的發現這個聲音絕不會是你所期待聽到的聲音。

What does a 9 inch ice core sound like when dropped down a 450 foot hole? Like this! Credit to @peter_neff for the idea and @Scripps_Polar, @sciencejenna, @GeosciencesPU, @US_IceDrilling, and @paleosurface for the execution! pic.twitter.com/pW7LxKdbUB

— John Andrew Higgins (@blueicehiggins) February 7, 2020

 

這個聲音聽起來,說實話比較像是你看卡通影片的特效,一點也不像是現實世界的聲音。為什麼會有這樣奇妙的聲音,相信很多人都很想知道。因此,他們也PO出了解釋的影片,並且說明了他們在取得冰芯的過程。

 

Here’s the story on this crazy sound (V1), plus the basic science @blueicehiggins, myself, & others do studying past climate with #Antarctic ice cores. ❄️ pic.twitter.com/QAtjcxXXGh

— Peter Neff (@peter_neff) February 8, 2020

 

在南極朝137公尺深的冰洞裡頭扔冰塊,會聽到什麼?

我們可以從影片中看到,科學團隊主要是利用一個長管,利用機器將這個長管往冰蓋下鑽取。

在南極朝137公尺深的冰洞裡頭扔冰塊,會聽到什麼?

這是從這個長管的內部來看,往冰蓋下鑽取的過程。因為越往下鑽取得的冰芯,歷史越久,因此通常都要鑽幾百公尺甚至到公里深。

在南極朝137公尺深的冰洞裡頭扔冰塊,會聽到什麼?

最後將長管拉起,就可以取得冰芯。

在南極朝137公尺深的冰洞裡頭扔冰塊,會聽到什麼?

而這個聲音又是從哪裡來的?他們分析這個聲音主要可以分為兩個部分,

第一個是冰塊在冰洞中移動產生的聲音,有點像是你把東西放在圓碗裡頭旋轉的聲音,這個聲音你會聽到像是某個東西在旋轉,然後聲音越來越低沉。他解釋這個聲調的改變,與冰塊在冰洞中移動得越來越遠有關,這是都卜勒效應的影響。

都卜勒效應指的是,當聲波的來源和觀察者有相對運動時,觀察者接受到波的頻率與波源發出的頻率並不相同的現象。例如當遠方急駛過來的火車鳴笛聲,越接近你聲音就會變得尖細(即頻率變高,波長變短),而離我們而去的火車鳴笛聲變得低沉(即頻率變低,波長變長),就是都卜勒效應的現象。

在南極朝137公尺深的冰洞裡頭扔冰塊,會聽到什麼?

另外一個很明顯的聲音,則是類似子彈的聲音,他的解釋則是,因為整個冰洞是圓形的,我們聽到的實際上是聲波在這個冰洞中反射彈跳,所產生的聲音。

 

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