夜は遠くまで音が聞こえるってどういうこと…?

2016-12-22

ばる

「夜は遠くまで音が聞こえる」ということを聞いたことがあるでしょうか。

これを考えるポイントは
・空気中の音の速さ(伝わり方)
・大気中の温度
・屈折の法則
の3つ。

1つずつ見ていきましょう。

(1)空気中の音の速さ

一般に、空気中で伝わる音の速さは温度によって変化します。具体的に言うと、「0℃で331.5m/s。1℃上がる毎に0.6m/sずつ上昇」していきます。
つまり、温かい方が音の速さは速い、ということです。
これは「温度が高い=空気中の分子の運動が激しい」ため、音波がとなりの分子に伝わるのが早いためです。


(2)大気中の温度

では空気中の温度にはどんな法則があるのでしょうか。
それは、「地表から離れるほど気温が低い」ということです。具体的には、1kmにつき6,5℃の割合で下がっていきます(地表から11kmまではという制約が付きますが…)。
山の上とかめっさ寒そうなイメージありますし、これは納得いきそうですね。

しかしこれが当てはまるのは日中、太陽が出ている問の話。

夜になると「放射冷却」という地面から熱が逃げていく現象が起きます。
放射冷却が起こるとどうなるか。地表の方が気温が低く、上空の方が気温が高い、ということが起きます。
これを「接地逆転」といいます。なんか強そうですね。


(3)屈折の法則

進行波が異なる媒質中を通過するとき、角度とか速度とかの比は一定だよってやつです。
どうでもいいんですけど、これ、スネルの法則って名前がついてるんですね。大学入って初めて知りました(笑)

今回考えるのは進行波(音)の速度が変わったとき角度が変わる、ということを使います。


さて、この3つをもとに図を用いて考えてみましょう

・日中
     地表から離れるほど気温が低い+温かい方が音の速さは速い→
日中の様子
・夜
     地表の方が気温が低く、上空の方が気温が高い+温かい方が音の速さは速い→
夜の様子

ばる 明治大学理工学部物理学科3年

楽しければ何でもいいやって思ってる

@gear_179

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