Varför reser Ljud bättre med vinden?

Du kanske har lagt märke till att du kan höra ett ljud bättre om det kommer från vindvind snarare än motvind. Vi antar att detta beror på att vinden "driver ljudet längs." Tyvärr för våra intuitioner kan det lätt visas att denna kraft är för liten för att ta hänsyn till den observerade effekten.

Ljudets hastighet i luften är cirka 760 miles per timme (1 233 km / h). Om en typisk vind blåser vid 30 km / h är det bara 4% av ljudets hastighet, vilket innebär att vind bara kan förkorta eller öka avståndet som ett visst ljud behöver för att resa med den mängden. Skillnaden skulle vara för subtil för att detekteras av det mänskliga örat, så uppenbarligen upptäcker detta inte källan till fenomenet.

Den faktiska lösningen är kopplad till en fastighetsfysiker som kallas viskositet. På grund av viskositet är vindhastigheten nära marken faktiskt långsammare än hastigheten i högre höjder. Kollisioner mellan luftmolekyler och marken ger upphov till turbulenseffekter som förhindrar att vågor överförs längs denna luftnivå så snabbt.

Om luft har en enhetlig temperatur förorsakar förändringen i viskositet med höjd en ljudvåg att accelerera längs de övre lagren av luft. Detta får vågen att tippa nedåt, vilket gör den mer hörbar för en mänsklig lyssnare. Detta omdirigeringsfenomen kallas brytning. När vågen rör sig mot vinden bryts den i motsatt riktning - uppåt. I själva verket, om du svävade över marken i ett område motvind från källan, skulle du höra ljudet ganska tydligt på grund av reflektion av vågor i din riktning.

I ett område med enhetlig temperatur och ingen vind, reser ljudvågor alltid utåt med lika hastigheter från källan. Som vi har sett är detta inte alltid fallet.