Varför reser ljudet bättre med vinden?

Du kanske har lagt märke till att du kan höra ett ljud bättre om det kommer från motvind snarare än motvind.Vi antar att detta beror på att vinden skjuter bruset.Tyvärr för våra intuitioner kan det lätt visas att denna kraft är för liten för att redogöra för den observerade effekten.

Ljudets hastighet är cirka 760 miles per timme (1 223 km / h).Om en typisk vind blåser vid 30 km / h är detta bara 4% av ljudets hastighet, vilket innebär att vinden endast kan förkorta eller öka avståndet som ett givet ljud behöver för att resa med det beloppet.Skillnaden skulle vara för subtil för att upptäckas av det mänskliga örat, så uppenbarligen avslöjar detta inte källan till fenomenet.

Den faktiska lösningen är fäst vid en egenskapsfysiker som kallas viskositet.På grund av viskositet är vindhastigheten nära marken faktiskt långsammare än hastighet i högre höjder.Kollisioner mellan luftmolekyler och marken ger upphov till turbulenseffekter som förhindrar att vågor överförs längs denna luftnivå så snabbt.

Om luften har en enhetlig temperatur, gör förändringen i viskositet med höjd en ljudvåg att accelerera längs topplagrenav luft.Detta gör att vågen tippas nedåt, vilket gör den mer hörbar för en mänsklig lyssnare.Detta omdirigering-fenomen kallas brytning.När vågen rör sig mot vinden bryts den i motsatt riktning mdash;uppåt.I själva verket, om du svävar över marken i ett område motvind från källan, skulle du höra ljudet ganska tydligt på grund av reflektionen av vågor i din riktning.

I ett område med enhetlig temperatur och ingen vind, ljudvågorRes alltid utåt med lika hastigheter från källan.Som vi har sett är detta inte alltid fallet.