Waarom reist geluid beter met de wind?

Je hebt misschien gemerkt dat je een geluid beter kunt horen als het uit de wind komt in plaats van uit de wind. We nemen aan dat dit komt omdat de wind "het geluid voortstuwt". Helaas voor onze intuïties kan eenvoudig worden aangetoond dat deze kracht te klein is om het waargenomen effect te verklaren.

De snelheid van het geluid in de lucht is ongeveer 760 mijl per uur (1,223 km / uur). Als een typische wind met 30 km / u waait, is dit slechts 4% van de geluidssnelheid, wat betekent dat wind alleen de afstand die een bepaald geluid nodig heeft om met die hoeveelheid te reizen kan verkorten of vergroten. Het verschil zou te subtiel zijn om door het menselijk oor te worden gedetecteerd, dus het is duidelijk dat dit niet de oorzaak van het fenomeen blootlegt.

De werkelijke oplossing is gekoppeld aan een eigenschap fysici genaamd viscositeit. Vanwege de viscositeit is de windsnelheid nabij de grond in feite langzamer dan de snelheid op grotere hoogten. Botsingen tussen luchtmoleculen en de grond veroorzaken turbulentie-effecten die voorkomen dat golven zo snel langs dit luchtniveau worden overgedragen.

Als lucht een uniforme temperatuur heeft, zorgt de verandering in viscositeit met hoogte ervoor dat een geluidsgolf versnelt langs de bovenste luchtlagen. Dit veroorzaakt dat de golf naar beneden kantelt, waardoor deze voor een menselijke luisteraar beter hoorbaar is. Dit omleidingsfenomeen wordt breking genoemd. Wanneer de golf tegen de wind in beweegt, wordt deze in de tegenovergestelde richting gebroken - naar boven. In feite, als je boven de grond zweeft in een gebied boven de wind van de bron, zou je het geluid vrij duidelijk horen, vanwege de reflectie van golven in jouw richting.

In een gebied met een uniforme temperatuur en zonder wind, reizen geluidsgolven altijd naar buiten met gelijke snelheden vanaf de bron. Zoals we hebben gezien, is dit niet altijd het geval.