Dlaczego dźwięk płynie lepiej z wiatrem?

Być może zauważyłeś, że lepiej usłyszysz dźwięk, jeśli pochodzi on z wiatru niż w wiatrze. Zakładamy, że dzieje się tak, ponieważ wiatr „popycha hałas”. Niestety w przypadku naszych intuicji można łatwo wykazać, że siła ta jest zbyt mała, aby uwzględnić zaobserwowany efekt.

Prędkość dźwięku w powietrzu wynosi około 760 mil na godzinę (1223 km/h). Jeśli typowy wiatr wieje z prędkością 30 km / h, jest to tylko 4% prędkości dźwięku, co oznacza, że ​​wiatr może tylko skrócić lub zwiększyć odległość, jaką dany dźwięk musi podróżować o tę ilość. Różnica byłaby zbyt subtelna, aby mogłaby zostać wykryta przez ludzkie ucho, więc oczywiście nie odkrywa to źródła tego zjawiska.

Rzeczywiste rozwiązanie jest przymocowane do właściwości fizycy zwanych lepkości. Z powodu lepkości prędkość wiatru w pobliżu ziemi jest w rzeczywistości wolniejsza niż prędkość na wyższych wysokościach. Zderzenia między cząsteczkami powietrza a ziemią powodują efekty turbulencji, które zapobiegają przenoszeniu fal wzdłuż tjego poziom powietrza tak szybko.

Jeśli powietrze ma jednolitą temperaturę, zmiana lepkości z wysokością powoduje przyspieszenie fali dźwiękowej wzdłuż górnych warstw powietrza. To powoduje, że fala przechyla się w dół, co czyni ją bardziej słyszalną dla ludzkiego słuchacza. Ten fenomenon przekierowywania nazywa się refrakcją. Kiedy fala porusza się o wiatr, jest załamana w przeciwnym kierunku - w górę. W rzeczywistości, gdybyś unosił się nad ziemią w obszarze pod wiatr ze źródła, usłyszysz dźwięk dość wyraźnie, z powodu odbicia fal w twoim kierunku.

W obszarze o jednolitej temperaturze i bez wiatru fale dźwiękowe zawsze podróżują na zewnątrz przy równych prędkościach od źródła. Jak widzieliśmy, nie zawsze tak jest.