Звукові явища в атмосфері
Швидкість поширення звуку в сухому повітрі при 0° дорівнює 332 м/сек. Зі збільшенням температури повітря один градус швидкість поширення звуку збільшується на 0,6 м/сек. У напрямку вітру звук поширюється швидше, ніж проти вітру.
Вплив вологості повітря на швидкість поширення звуку незначний.
Нерівномірний розподіл щільності повітря спотворює напрямок звукових променів. Відповідно до закону заломлення рефракція призводить до викривлення звукових променів так, що їх опукла сторона звернена до земної поверхні, а самі промені загинаються вгору. Один із променів SBC, званий граничним, стосується земної поверхні в точці (рис. 4.5.).
Далі цей промінь, загинаючи вгору, обмежуватиме область звукової тіні. Відстань l від джерела звуку S до точки дотику звуковим променем земної поверхні залежить від висоти джерела звуку Н і вертикального градієнта температури:
Чим менш стійка атмосфера, тим менші розміри зони чутності. Зі збільшенням висоти джерела звуку вона розширюється. Сама зона чутності представляється у вигляді хащі, утвореної обертанням граничного променя. Наприклад, для висоти туманної сирени маяка 20 м сигнал на рівні моря може бути почутий лише з відстані 1 милі; у цих умовах грім на висоті 4 км, може бути почутий з відстані близько 13,5 милі (25 км).
Слід пам'ятати, що у область звукової тіні потрапляють звуки світло дифузії і дифракції, але значно ослаблені.
На рис. 4.5 б представлений зворотний випадок рефракції, що виникає при рівномірному підвищенні температури з висотою, тобто. при безперервній інверсії. Усі звукові промені тут вигинаються опуклістю догори. Звукова тінь утворитися не може. У таких умовах чутність стає особливогарною.
Мал. 4.5. Рефракція звукових променів
а – при зниженні температури повітря із висотою; б – те саме, при підвищенні
Ослаблення звуку в атмосфері.Інтенсивність звуку в атмосфері при віддаленні джерела зменшується. Це відбувається перш за все тому, що енергія, випромінювана джерелом, розподіляється на всі великі сферичні поверхні, у зв'язку з чим інтенсивність звуку зменшується пропорційно квадрату відстані r від джерела, а також тому, що на шляху променя відбувається поглинання та розсіювання звукової енергії. Розсіювання звуку помітно збільшується у разі зростання частоти звукових коливань.
Ехо.Звукові хвилі в атмосфері можуть відбиватися від води, землі, гір, скель, айсбергів, хмар, стін дощу і т.п. При цьому звук може повторюватися один або кілька разів. Розкати грому являють собою типове явище луни, що відбувається внаслідок відбиття звуку від земної поверхні та інших перешкод, перерахованих вище.