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听听太阳的声音

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发表于 2020-2-20 00:15:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
  作者:愿开心

  我们都知道,地球具有一个磁场,这个磁场抵御了来自太阳风等空间粒子的袭击,掩护了地球的大气层和地球的生物,可以说是地球云云繁盛的必要条件。

  太阳风不断轰击地球的磁场,引起地球磁场的扰动,就像是一位乐手,他的手指不断敲击拨动着地球磁场这把巨大的琴。

  本日,我们就将太阳奏响的这首亘古绵长的音乐,截取一小段,让大家来听一听,太阳的声音。当然,真空中不能传导声音。这首“歌”,并非真实太阳的“声音”,而是通过处理磁场数据,模仿出来的“歌声”。
  这首歌什么样?
  这是笔者本人编写 Matlab 程序,用 10 天的地磁场数据,合成的一段长达 1 分钟的音频。左声道和右声道分别来自同一时间不同的台站,所以有很大的差别,闲话不多说,先让大家欣赏一下这段音频:
  magetic1.mp3
  此外,这是这段音频的波形图:

  听完感觉怎么样?作为后当代艺术大师的我,觉得还挺好听的(静音模式)。
  这首歌是怎么来的?
  这段音乐的左声道,选用的是冰岛 Leirvogur 观测站的 1 分钟磁场观测数据,右声道,选用的是日本父岛列岛观测站的 1 分钟磁场观测数据。
  这两段数据都截取的是从 2018 年 8 月 23 日到 9 月 1 日的 10 天时间,共 14400 分钟。
  这些数据来自日本京都的国际地磁数据中心,
  http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html。

冰岛 Leirvogur(图自谷歌地球)

  选取这两个所在,重要是因为两者的纬度差距比较大。父岛列岛在中低纬度地区(27.1°N),而 Leirvogur 在高纬度地区(64.2°N)。用这两个地区去倾听太阳的声音,就像是地球的两个耳朵一样,可以听到不同位置的声音。
  2018 年 8 月 25 日晚些时间,有一次相对比较大的地磁暴事件发生,对应的是音频中 17 秒到 20 秒处的那一段。这正是我选择这段时间的数据制作音频的原因。
  这两个台站记载下来的地磁场数据如下:

父岛列岛检测到的磁场水平分量和竖直分量原始数据图


Leirvogur 检测到的磁场水平分量和竖直分量原始数据图

  笔者将这两段磁场数据进行归一化,然后作为音高,对每个数据点形成 0.2 秒的音频,再将所有数据点的音频,间隔 0.0042 秒串列叠加在一起。
  父岛列岛的竖直分量和水平分量分别形成音频,再叠加成右声道;Leirvogur 的竖直分量和水平分量分别形成音频,再叠加成为左声道。
  最后用音频合成软件 Goldwave 将左右声道合在一起,就形成了上面的精神污染音频。
  值得一提的是,这个音频的音高使用了 12 均匀律,基准频率是 55Hz,最大频率是 1760Hz。
  这个音频在说什么?
  我们可以清晰地听到,左声道在磁暴期间有很清晰的信号,很有科幻感。但是右声道除了在磁暴期间有旋律,在寻常也有着一升一降的、鸟鸣一般的声音,这是什么呢?
  我们去看原始数据的图就能看到,是磁场的周期性变革。

Chichijima 磁场数值分量,可以清晰看到 10 个周期性的日变革

  一共是 10 天的数据,磁场的周期性变革就出现了 10 个周期,这在父岛列岛的磁场竖直分量数据中尤其明显——这就是地磁场的日变革,它跟太阳的东升西落,是密切干系的。
  磁暴期间的声音,先出现在左声道,随后出现在右声道,这是因为这种磁场的波动,一般是从高纬度向低纬度传播的。
我也想做怎么办?
  欢迎参考笔者上传到 GitHub 的三段非常简陋的 Matlab 程序!https://github.com/Yuankx13/MagneticMusic

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