torsdag 20 november 2014

På hur långt håll kan vi höra ljud?

Vid vissa väderförhållanden kan ljud höras på mycket långa avstånd. En kall vintermorgon hör vi exempelvis mer avlägsna ljud än vad vi gör en varm sommardag.

Det är inte skillnaden på temperatur de olika dagarna som ger tydligast effekt. I stället är det hur temperaturen ändrar sig på höjden i ett skikt nära marken som ger olikheter.

Vind- och temperaturförändringar på höjden gör att ljudvågor bryts ned (vinter) och upp (sommar). Detta gör att ljudnivån från exempelvis en motorväg kan ändra sig 20 dBA under ett dygn.

I vinterfallet hörs ljuden tio gånger så långt. Ljudvågens utbredning leder till att syre- och kvävemolekylerna roterar och vibrerar olika mycket beroende på temperatur, fuktighet och lufttryck. En viss del av ljudenergin omvandlas till rörelseenergi och ljudet når längre (atmosfärsabsorption). Ljudet blir högre ju högre frekvensen är och ökar med temperaturen.

Bilden är tagen från smhi.se
Ju starkare ljudkällan är - ju längre når ljudet. Åska hörs vanligen 15-20 km då skiktningen under molnet snarare böjer upp ljudvågen än ner. Skulle temperaturen utanför molnet öka med höjden skulle säkert åskan höras mycket längre, kanske upp till 40 km. Om ljudet breder ut sig över flera skikt där ljudet böjs både upp och ner kan ljudet höras på mycket stora avstånd. Det är därför ljudet hörs bra på öppet hav, där kallt hav möter varmare luft ovanför.

När når ljudet som längst?

Ljudet når längst om det finns två skikt som ligger ovanpå varandra. I det övre sker nedåtböjning (medvind/temperaturökning) och i det under uppåtböjning (motvind/temperaturminskning). Ljudet skulle i dessa förhållanden nå mycket långt horisontellt. Ingen markdämning skulle förekomma då ljudet inte når marken. Skulle varken temperatur eller vind ändras skulle ljudnivån avta med 6 dB varje gång avståndet mellan sändare och mottagare dubblades.

Skulle ljudet breda ut sig i en skiktad atmosfär utan vertikal spridning skulle ljudnivån minska med 3 dB.

SMHI har illustrerat hur ljudnivån minskar med avståndet med hjälp av ett diagram. I diagrammet har de även tagit hänsyn till externa ljudkällor. Frekvensen på ljudet är 1000 Hz och en atmosfärsdämpning på 3,2 dB/km har använts. Notera att mer lågfrekvent ljud kan höras ännu längre, ibland upp till 30-35 km.

Här är diagrammet:

Inga kommentarer:

Skicka en kommentar