لِماذا الصَّوتُ أَسْرَع في الليل؟
محتويات
سبب التغير في سرعة الصوت
تُقاس سرعة الصوت في الهواء بحوالي 343 متراً في الثانية (م / ث). ومع ذلك، يمكن أن تختلف هذه القيمة بناءً على عوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي. إحدى الظواهر المثيرة للإهتمام والتي يمكن أن تؤثر على سرعة الصوت هي الوقت. على وجه التحديد، قد تنتقل الموجات الصوتية في وقت الليل أسرع منها أثناء النهار.
السبب في ذلك يتعلق بالتغيرات في الغلاف الجوي. خلال النهار، تسخن الأرض بواسطة الشمس، والتي بدورها تسخِّن الهواء المتواجد بالقرب من سطح الأرض. هذا يخلق تدرجاً في درجة الحرارة في الغلاف الجوي، حيث يكون الهواء القريب من الأرض أكثر دفئاً من الهواء في الطبقات الأعلى. يمكن أن يتسبب هذا التدرج في درجة الحرارة في ثني الموجات الصوتية أو إنكسارها بعيداً عن الأرض، مما قد يؤدي إلى إبطاء سرعة الصوت. لكن في الليل يحدث العكس تماماً: إذ تبرد الأرض بسرعة أكبر من الهواء، مما يؤدي إلى إنعكاس درجة الحرارة (حيث يكون الهواء القريب من الأرض أبرد من الهواء في الأعلى). يمكن أن يتسبب إنعكاس درجة الحرارة هذا في انحناء الموجات الصوتية نحو الأرض، مما قد يؤدي إلى زيادة سرعة الصوت. في الواقع، يمكن أن تكون سرعة الصوت أعلى بنسبة 1٪ في الليل مقارنة بالنهار وهذا ليس بإختلاف طفيف! الجدير بالذكر أن هذه الظاهرة لا تحدث بكل مكان: إذ أن سرعة الصوت في الليل ليست بالضرورة أسرع من سرعته في النهار دائماً. نعم، حيث أن العوامل المؤثرة على سرعة الصوت مثل الرطوبة والرياح وتدرجات درجة الحرارة يمكن أن تختلف تبعاُ للموقع والوقت من السنة.
مقالات علمية أخرى
أحدث المقالات
حقائق عن سرعة الصوت
هناك بعض الحقائق الإضافية المثيرة للإهتمام حول الصوت وسرعته. فمثلاً: سرعة الصوت يمكن أن تختلف تبعاً لنوع الموجة الصوتية إذ يمكن للموجات الصوتية ذات التردد المنخفض، مثل تلك التي ينتجها الرعد، أن تنتقل إلى مسافة أبعد بكثير من الموجات الصوتية عالية التردد، مثل الموجات الصوتية الناتجة عن الصافرة. يرجع ذلك للحقيقة العلمية التي تنص على أن الموجات الصوتية ذات التردد المنخفض لها طول موجي أطول، مما يسمح لها بالحيود والإنحراف حول العوائق بسهولة أكبر والسفر لمسافة أبعد. حقيقة أخرى مثيرة للإهتمام، هي أن الموجات الصوتية يمكن أن تنتقل عبر المواد الصلبة والسائلة بشكل أسرع من الهواء. وذلك لأن الجزيئات في المواد الصلبة والسائلة تكون متقاربة أكثر، مما يسمح للموجات الصوتية بالإنتشار بشكل أكثر كفاءة. على سبيل المثال، يمكن أن تنتقل الموجات الصوتية بسرعة تزيد عن 1500 متر في الثانية عبر الفولاذ مقارنة بسرعته المقدرة بنحو 343 متر في الثانية عبر الهواء.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتأثر سرعة الصوت أيضاً بعوامل مثل الإرتفاع والرياح وإنحناء الأرض. ففي الإرتفاعات العالية، حيث يكون الهواء أقل كثافة، يمكن أن تكون سرعة الصوت أقل قليلاً من سرعته عند مستوى سطح البحر. أيضاً، يمكن أن تسبب الرياح تغيرات في سرعة الصوت، حيث يمكن أن تؤثر حركة الهواء على درجة حرارة وضغط الغلاف الجوي وبالتالي تتأثر سرعة انتقال الموجات الصوتية بشكل ملحوظ. أخيراً، يتسبب إنحناء الأرض في إنتقال الموجات الصوتية إلى مسافة أبعد مقارنة بالمسافة التي تقطعها إذا كانت في بيئة مسطحة وخالية من العوائق. إذاً، في أغلب الأحيان تنتقل الموجات الصوتية في الليل أسرع من النهار بسبب إنعكاس درجة الحرارة في الغلاف الجوي متسبباً في إنحناء الموجات الصوتية نحو الأرض. على الرغم من أن التأثير صغير نسبياً، إلا أنه لا يزال له تأثير ملحوظ على نقل الصوت لمسافات أطول مقارنة بالنهار.
أبرز المراجع
- Speed of sound interactive – glenn research center. NASA. (n.d.). https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/speed-of-sound-interactive/#temperature
- Frequency and pitch. Iowa State University. (n.d.). https://www.nde-ed.org/Physics/Sound/frequencypitch.xhtml
- Bannon, M. (2017, March 17). Refraction of sound waves & acoustic shadows explained. Thermaxx Blog: Insulation, Energy Savings, & More. https://blog.thermaxxjackets.com/refraction-of-sound-waves-acoustic-shadows-explained