Почему звук путешествует лучше с ветром?

Возможно, вы заметили, что лучше слышите звук, если он идет с подветренной стороны, а не против ветра. Мы предполагаем, что это потому, что ветер «толкает шум». К сожалению для нашей интуиции, легко можно показать, что эта сила слишком мала, чтобы объяснить наблюдаемый эффект.

Скорость звука в воздухе составляет около 760 миль в час (1223 км / ч). Если типичный ветер дует со скоростью 30 миль в час, это всего 4% от скорости звука, а это означает, что ветер может только сократить или увеличить расстояние, на которое данный звук должен пройти на эту величину. Разница была бы слишком тонкой, чтобы быть обнаруженной человеческим ухом, поэтому очевидно, что это не раскрывает источник этого явления.

Фактическое решение прилагается к свойствам физиков, называемым вязкостью. Из-за вязкости скорость ветра у земли на самом деле медленнее, чем скорость на больших высотах. Столкновения между молекулами воздуха и землей приводят к возникновению эффектов турбулентности, которые препятствуют быстрой передаче волн вдоль этого уровня воздуха.

Если воздух имеет одинаковую температуру, изменение вязкости с высотой вызывает ускорение звуковой волны вдоль верхних слоев воздуха. Это заставляет волну наклоняться вниз, что делает ее более слышимой для слушателя. Это явление перенаправления называется рефракцией. Когда волна движется против ветра, она преломляется в обратном направлении - вверх. На самом деле, если бы вы парили над землей в зоне, находящейся против ветра от источника, вы бы услышали звук довольно отчетливо из-за отражения волн в вашем направлении.

В области с равномерной температурой и без ветра звуковые волны всегда распространяются наружу с равными скоростями от источника. Как мы видели, это не всегда так.