Hvorfor reiser lyd bedre med vinden?

Du har kanskje lagt merke til at du kan høre en lyd bedre hvis den kommer fra motvind fremfor motvind. Vi antar at dette er fordi vinden "skyver støyen sammen." Dessverre for intuisjonene våre kan det lett vises at denne kraften er for liten til å gjøre rede for den observerte effekten.

Lydens hastighet i luften er rundt 760 miles per time (1,223 km / t). Hvis en typisk vind blåser i 30 mph, er dette bare 4% av lydens hastighet, noe som betyr at vinden bare kan forkorte eller øke avstanden en gitt lyd trenger for å reise med det beløpet. Forskjellen vil være for subtil til å bli oppdaget av det menneskelige øret, så åpenbart avdekker dette ikke kilden til fenomenet.

Den faktiske løsningen er knyttet til en eiendomsfysiker som kalles viskositet. På grunn av viskositet er vindhastigheten nær bakken faktisk lavere enn hastigheten i større høyder. Kollisjoner mellom luftmolekyler og bakken gir turbulenseffekter som forhindrer bølger fra å overføres langs dette luftnivået like raskt.

Hvis luft har en jevn temperatur, fører til at endringen i viskositet med høyden får en lydbølge til å akselerere langs de øverste luftlagene. Dette får bølgen til å velte nedover, noe som gjør den mer hørbar for en menneskelig lytter. Dette omdirigeringsfenomenet kalles brytning. Når bølgen beveger seg mot vinden brytes den i motsatt retning - oppover. Faktisk, hvis du svevet over bakken i et område motvind fra kilden, ville du hørt lyden ganske tydelig på grunn av refleksjon av bølger i din retning.

I et område med jevn temperatur og uten vind, reiser lydbølger alltid utover med like hastigheter fra kilden. Som vi har sett er dette ikke alltid tilfelle.