Proč zvuk cestuje lépe s větrem?

Možná jste si všimli, že slyšíte zvuk lépe, pokud pochází spíše z větru než z větru. Předpokládáme, že je to proto, že vítr „tlačí hluk spolu“. Bohužel pro naše intuice lze snadno ukázat, že tato síla je příliš malá na to, aby odpovídala za pozorovaný efekt.

Rychlost zvuku ve vzduchu je asi 760 mil za hodinu (1 223 km / h). Pokud typický vítr fouká rychlostí 30 km / h, jedná se pouze o 4% rychlosti zvuku, což znamená, že vítr může pouze zkrátit nebo zvětšit vzdálenost, kterou daný zvuk potřebuje cestovat o tuto částku. Rozdíl by byl příliš jemný na to, aby byl lidským uchem detekován, takže to zjevně neodkrývá zdroj tohoto jevu.

Skutečné řešení je připojeno k fyzikům zvaným viskozita. Kvůli viskozitě je rychlost větru blízko země ve vyšších nadmořských výškách skutečně pomalejší než rychlost. Srážky mezi molekulami vzduchu a zemí způsobují turbulenční efekty, které brání přenosu vln podél této hladiny vzduchu tak rychle.

Pokud má vzduch rovnoměrnou teplotu, změna viskozity s nadmořskou výškou způsobí, že se zvuková vlna zrychlí podél horních vrstev vzduchu. To způsobí, že se vlna sklopí dolů, což ji činí slyšitelnějším pro lidského posluchače. Tento jev přesměrování se nazývá lom. Když se vlna pohybuje proti větru, je lomena v opačném směru - nahoru. Ve skutečnosti, pokud jste se vznášeli nad zemí v oblasti proti větru od zdroje, slyšeli byste zvuk docela jasně, kvůli odrazům vln ve vašem směru.

V oblasti s rovnoměrnou teplotou a bez větru se zvukové vlny vždy pohybují ven ze stejných rychlostí od zdroje. Jak jsme viděli, není tomu tak vždy.