聲音是一種波,是空氣的振動(dòng),當(dāng)空氣流動(dòng)起來(lái)之后,聲波的傳播可以分解成兩種運(yùn)動(dòng)的疊加,空氣的流動(dòng)和聲波相對(duì)于空氣的運(yùn)動(dòng)。 除了溫度、密度等條件外,影響聲音傳播的因素還包括“風(fēng)速梯度”,風(fēng)速梯度可以改變聲音穿過(guò)空氣的路徑,或者說(shuō),風(fēng)會(huì)導(dǎo)致聲音彎曲,這是最有意思的地方。
我們?nèi)〉湫偷穆曀?40m/s ,空中刮著微風(fēng)5m/s ,順風(fēng)因?yàn)楣物L(fēng)帶來(lái)的聲音強(qiáng)度是無(wú)風(fēng)時(shí)的≈1.03倍,實(shí)在是太小了。但是如果風(fēng)特別大,聽(tīng)者甚至可能因?yàn)轱L(fēng)聲強(qiáng)于人聲而聽(tīng)不清說(shuō)話的聲音。 對(duì)于傳播路徑較遠(yuǎn)(大于50米)的聲波來(lái)說(shuō),當(dāng)風(fēng)與聲音傳播方向相反時(shí)(也就是逆風(fēng)時(shí)),聲波會(huì)向上折射。這是因?yàn)椴还饣牡乇恚ù蟮臉?shù)木,建筑物,小麥等)會(huì)阻礙風(fēng)的傳播而形成湍流Q,從而使風(fēng)速在地面附近略低于高空中,或者說(shuō),高空風(fēng)速更快(地表附近的風(fēng)速通常會(huì)隨著離地面距離的增加而增加),風(fēng)速的這種差異產(chǎn)生了風(fēng)速梯度。而上面說(shuō)到,梯度反過(guò)來(lái)會(huì)影響音速,逆區(qū)中,風(fēng)速越大聲波傳播速度越慢(實(shí)際聲速=聲速減風(fēng)速),所以聲音會(huì)向上彎折。 理論上,對(duì)于每小時(shí)風(fēng)速13公里的6級(jí)強(qiáng)風(fēng)來(lái)說(shuō),平均每100米能減少幾分貝,而根據(jù)實(shí)際測(cè)量,實(shí)際在較遠(yuǎn)距離可以觀察到20分貝以上的損失。
同樣的道理,當(dāng)風(fēng)向與聲音傳播方向相同時(shí)(順風(fēng)),聲音會(huì)向地面折射,因此,條件有利于聲音傳播到地面,并且在地面外反彈,增加了聲音的強(qiáng)度(聲級(jí))。 風(fēng)速梯度導(dǎo)致聲音的折射,這使得(下風(fēng)處)順風(fēng)處更容易聽(tīng)到來(lái)自聲源的聲音(哪怕是來(lái)自樹(shù)林的后方),而(上風(fēng)處)逆風(fēng)處時(shí)更難聽(tīng)到。
當(dāng)然,如果聽(tīng)者在離聲源很近的逆風(fēng)處,實(shí)際上是會(huì)聽(tīng)到更強(qiáng)的聲音的。 這是因?yàn)榈孛娴姆瓷湓谄鹱饔?。但只要距離再遠(yuǎn)一些(300米),就會(huì)出現(xiàn)聲音極速衰減的現(xiàn)象(如下圖中的陰影區(qū)表示)。
以上都是理論分析,下面這個(gè)是實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù),縱坐標(biāo)值應(yīng)為風(fēng)的因素造成的修正量。
綜上,風(fēng)不光會(huì)影響聲音傳播速率,還會(huì)影響聲音的傳播方向。
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原文標(biāo)題:風(fēng)會(huì)不會(huì)影響聲音傳播的速度?
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