Warum reist Sound besser mit dem Wind?

Möglicherweise haben Sie bemerkt, dass Sie ein Geräusch besser hören können, wenn es vom Gegenwind statt vom Gegenwind kommt. Wir nehmen an, dass dies daran liegt, dass der Wind "das Geräusch vorantreibt". Leider kann für unsere Intuitionen leicht gezeigt werden, dass diese Kraft zu klein ist, um den beobachteten Effekt zu erklären.

Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt ca. 1.223 km / h. Wenn ein typischer Wind mit 30 Meilen pro Stunde weht, sind dies nur 4% der Schallgeschwindigkeit, was bedeutet, dass der Wind die Entfernung, die ein bestimmter Schall benötigt, um diesen Betrag verkürzen oder vergrößern kann. Der Unterschied wäre zu subtil, um vom menschlichen Ohr erkannt zu werden, sodass die Ursache des Phänomens offensichtlich nicht aufgedeckt wird.

Die eigentliche Lösung ist an einen Eigenschaftsphysiker namens Viskosität geknüpft. Aufgrund der Viskosität ist die Windgeschwindigkeit in Bodennähe tatsächlich langsamer als in höheren Lagen. Kollisionen zwischen Luftmolekülen und dem Boden führen zu Turbulenzen, die verhindern, dass Wellen so schnell auf diesem Luftniveau übertragen werden.

Wenn die Luft eine gleichmäßige Temperatur hat, bewirkt die Änderung der Viskosität mit der Höhe, dass sich eine Schallwelle entlang der oberen Luftschichten beschleunigt. Dies führt dazu, dass die Welle nach unten kippt, was sie für einen menschlichen Zuhörer hörbarer macht. Dieses Umlenkungsphänomen wird als Brechung bezeichnet. Wenn sich die Welle gegen den Wind bewegt, wird sie in die entgegengesetzte Richtung gebrochen - nach oben. Wenn Sie in einem Bereich oberhalb der Quelle über dem Boden schweben, würden Sie den Schall aufgrund der Reflexion von Wellen in Ihre Richtung ziemlich deutlich hören.

In einem Gebiet mit gleichmäßiger Temperatur und ohne Wind bewegen sich Schallwellen immer mit gleicher Geschwindigkeit von der Quelle nach außen. Wie wir gesehen haben, ist dies nicht immer der Fall.