来源: 科学世界

  你大概都会有这样的经验:在夜里更容易听到从远处传来的火车鸣笛声、除夕的钟声或者建筑工地的机器声。

  许多人都会说,这是因为夜里比白天安静,所以容易听到远处的声音。这只是原因之一。

  其实主要原因是声音在夜里的弯曲情况与在白天不同。原来,白天地面受到太阳光照射,被加热变暖,结果使得靠近地面的空气也随之变暖。声音具有在热空气中传播速度更快的性质。于是,从地面发出的声音的行进方向就会向上弯曲。所以,在白天,从地面发出的声音难以传播至远处。

  在夜里,地面冷却,靠近地面的空气也随之冷却。相对而言,这时上空的空气的温度较高,而地面附近的空气的温度较低。于是,同白天相反,在夜里声音在上空传播的速度更快,行进方向改而向地面弯曲。所以,在夜里声音可以传播至很远,我们能够听到在白天听不到的那些远处的声音。

  白天,上空的空气温度较低,声音向上弯曲

  上图表现了在白天火车鸣笛声如何传播的情形。白天,地面附近的气温较高。由于声音具有在高温空气中传播速度更快的性质,因而从地面发出的声音发生向上弯曲的折射(A)。住在高处房屋(右下)里的居民这时听不到远处火车的鸣笛声。

  夜间,上空的空气温度较高,声音向地面弯曲

  上图表现了在夜里火车鸣笛声如何传播的情形。夜里,地面冷却,地面附近的气温下降。这时,声音在温度相对较高的上空传播的速度较快,因而从地面发出的声音发生向地面弯曲的折射(B)。住在高处房屋(右下)里的居民这时可以听见白天听不到的远处火车的鸣笛声。

  声音为何发生折射?

  为了说明声音为什么会发生折射,这里将声波比喻为一辆两轮车。如图所示,设想两轮车从沥青路面斜着向上滚入沙地。左侧轮子先滚入沙地,速度立即变慢。此时,右侧轮子仍然在沥青路面上保持原来较快的速度不变。结果,两轮车向左拐弯,作逆时针旋转。声音的折射,例如上文图中白线小方框A内发生的折射,道理与此相同。

 


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