Tento článek byl napsán Mike Bannon
Zavřete na chvíli oči a předstírat, že jste bytí na pikniku, během střední-odpoledne s rodinou a přáteli v Central Parku. Asi o dvě fotbalová hřiště dál můžete vidět softball hru. Můžete vidět, jak muži a ženy jásají, když hráči míče plácnou míč a závodí kolem základen. Vidíte hráče, jak sklouzne na domácí metu a sledujete, jak mu rozhodčí signalizuje. Můžete vidět celou tuto akci, ale nemůžete ji slyšet.
později v noci, když se teplota ochladí a ostatní softbalové týmy hrají pod světly, můžete vidět a slyšet vše jasně. Proč tomu tak je? Mohlo by to být, během dne, jste se nacházeli v akustickém stínu?
během dne slunce ohřívá zemský povrch a ohřívá vzduch blízko země. Zvuk cestuje rychleji v teplejším vzduchu. Takže zvuk cestuje rychleji ve vzduchu blízko země. Opak se děje v noci. V noci se země rychle ochladí. Vyšší vzduch je teplejší než vzduch blízko země. Během dne se zvuk pohybuje rychleji v blízkosti země. To způsobí, že se zvuková vlna lomí nahoru. V noci se stane opak. Zvuk dále od země cestuje v noci rychleji, což způsobuje, že se zvuková vlna lomí zpět k zemi.
v roce 1800 provedl Osborne Reynolds první zaznamenaný test refrakce zvukových vln. Položil zvonící zvonek, jednu nohu nad zemí, a plazil se dvacet metrů. Musel zvednout hlavu, aby slyšel zvonění. Pak se plazil sedmdesát metrů a musel stát, než uslyšel zvonění.
v roce 2001 vydal Charles D. Ross knihu s názvem občanské války akustické stíny. V tomto článku budeme zkoumat fenomén refrakce zvukových vln a jak to souvisí se zvuky války tvorba akustických stínů.
refrakce zvukové vlny dolů
na počátku 20. století se vědci s použitím horkovzdušných balónů začali dozvědět více o naší atmosféře a jejích různých vrstvách. V roce 1923 byly při studiu meteorů zdokumentovány změny atmosférické teploty. V roce 1924 Erwin Schrodinger, oceněný Nobelovou Cenou Rakouský Fyzik, navrhl, že „nízkofrekvenční zvuky by být absorbovány méně v atmosféře a proto by se lámal zpět na zemi silněji, než zvuky o vysoké frekvenci“.
vrstvy, které obsahují náš ozon, mají tendenci být teplejší kvůli zachycenému záření ze slunce. Když zvuková vlna zasáhne tuto teplejší vrstvu, láme se zpět k zemi.
Vítr
Vítr také hraje důležitou roli v lomu zvukové vlny a nakonec na vzdálenosti cestují. Vítr, který cestuje přímo do blížící se zvukové vlny, způsobí, že se prudce lomí nahoru. Vítr, který cestuje stejným směrem jako zvuková vlna, způsobí, že refrakce zvukové vlny bude pozvolnější. V horní atmosféře silný vítr, který cestuje ve směru vlny, bude tlačit vlnu dále a rychleji.
Zvukové Vlny Lomu & Válka
Před dosažením věku moderní technologie, armádní velitelé spoléhali na zvuk, aby jim průvodce s jejich vojenský rozhodovací proces. Mnohokrát, k jejich škodě, velitelé rozhodovali na základě toho, co slyšeli. Mnozí byli chyceni ve zvukovém stínu Země nikoho. První zaznamenaný zvukový stínový efekt se stal na moři mezi pobřežími Anglie a Holandska. Čtyři dny anglické námořnictvo bojovalo s nizozemským námořnictvem u pobřeží Dunkerque během druhé Anglo-Nizozemské války. Historici připisují vítězství většímu nizozemskému námořnictvu. Během bitvy, non-combatant lodičky cestující nachází u moře ve stínu někde mezi bitvy a na pobřeží Anglie, není slyšet bitvy. Na druhé straně byla bitva slyšet na různých místech v Anglii.
Během první Světové Války, dne 28. září 1914, německé dělostřelectvo začalo ostřelování Belgických Antverpách a opevnění, které chránilo město. Akustická stínová zóna začala přibližně třicet mil od dělostřelectva a skončila asi šedesát mil daleko. Po šedesátikilometrové značce bylo slyšet německé dělostřelecké bombardování. Lidé v okruhu třiceti až šedesáti kilometrů od dělostřelectva to neslyšeli.
19. září 1862 generál Grant plánoval útok na generálmajora Konfederace Sterlinga Price poblíž městečka Iuka v Mississippi. V plánu bylo, aby generálmajor Unie William Rosecrans nejprve zaútočil na Price a poté, co uslyšel generálmajor bitvy Grant Edward Ord, přesunul své jednotky, aby zabránil Price v ústupu. Ord měl zapojit své jednotky poté, co uslyšel zvuky bitvy. Ty zvuky nikdy nepřišly. Jako Rosecran armádou se střetli v bitvě s konfederací celé odpoledne, Ord a jeho armády, která se nachází v akustický stín, nikdy slyšel zvuky bitvy a nakonec nikdy napadena. Price ustoupil a nakonec prozatím zachránil svou armádu.
Generál Longstreet (1821-1904)
U Gettysburgu 2. července 1863 Generál Lee vydá příkaz pro generálporučík James Longstreet k útoku na kolo topy – jižním okraji cemetery ridge. Vrchol kopce byl prakticky neobhájen. Lee doufal, že dostane své děla na kulaté vrcholy, aby konfederace mohly bombardovat jednotky Unie dělovou palbou. Po vyslechnutí Longstreetova útoku měl generálporučík Richard Ewell zaútočit zleva. Měl nařídit svým mužům, aby zaútočili, jakmile uslyšel Longstreetovu palbu z děla. Nikdy neslyšel Longstreetova děla. Ewell a jeho armáda se ocitli v akustickém stínu. Mezitím generálmajor Unie George Meade přesunul muže z pravé strany na levou, aby zastavil Longstreetův postup.
„Waterloo“ generála Leeho
v roce 1865 měl Lee svou armádu umístěnou mimo město Petersburg Virginia. Lee správně odhadl, že Grant bude vypadat, že zaútočí na jeho pravé křídlo. Lee poslal Generál George Demonstrace se armáda severní Virginie, pět tisíc konfederační vojáci, Pět Vidliček kopat a nastavit hlíny a dřeva obranu. Lee pochopil potřebu držet tuto oblast, aby chránil svou Jižní zásobovací železnici otevřenou.
Grant věděl, že tento strategický význam a poslal svůj Unie Generál Phillip Sheridan do útoku Lee levé křídlo v Five Forks. Ráno v den útoku, konfederační Generál Fitzhugh Lee pozval Demonstrace spolu s Generál-Major Thomas Rosser na ryby pečeme dvě míle daleko od Demonstrace je přední linie. Picket mu opomněl říct, že odchází. Historici spekulují, že mu neřekl muže, kteří byli pravděpodobně hladoví a podvyživení, protože se cítil provinile.
a Zároveň se těší pečené shad a nějaký alkohol, Sheridan a jeho velitelé napadla Demonstraci obranu nakonec decimovat Demonstraci síly a trvá tisíce vězňů. Jak bitva zuřila dvě míle od Fish bake, Picket a ostatní velitelé nic neslyšeli. Pozdě odpoledne, Picket se rozhodl poslat kurýra, aby zkontroloval své muže. Jako kurýr v dálce generálové, ke své hrůze, že by mohl vidět jejich kurýr zajat postupujícími vojáky unie. Picket skočil na koně a jel ke svým mužům, ale bylo příliš pozdě.
konfederace utrpěly velkou porážku — takovou, která by urychlila nadcházející konec občanské války. Picket a jeho velitelé byli chyceni v akustickém stínu. To odpoledne, zatímco generálové mysleli, že se těší klidné klidný relaxační ryby péct, jejich svět se zhroutil.
Testy Jaderných Bomb
V roce 1951 Vláda Spojených Států odpálili jadernou bombu šedesát pět mil od Las Vegas. Test rozbil okna v Las Vegas. Testeři bomby zjistili, že zvukové vlny z bomby se šestkrát lámaly nahoru a dolů, než zasáhly Las Vegas. Vlny byly lomeny nahoru v atmosféře a poté se každých jedenáct mil lámaly dolů zpět na zemský povrch.
Výpočet Rychlosti Zvuku v Různých Teplotách
rychlost zvuku při 0 ° C je 331 m/s. Pro každý 1 stupeň Celsia přidáno rychlost zvuku zvyšuje. Zde je vzorec pro výpočet zvýšení rychlosti:
C = (331 + 0.6T)m/s
C = nová rychlost zvuku
T = teplota vzduchu ve stupních Celsia
Pro výpočet rychlosti zvuku ve vzduchu při teplotě 30 stupňů:
C = (331 + 0.6 × 30) = 349 m/s
30 stupňů Celsia, rychlost zvuku je 349 m/s.
Závěr
Když environmentálních inženýrů podívejte se, jak minimalizovat průmyslový hluk do okolních obcí musí zvážit pojem zvuková vlna lomu a jeho akustický efekt stínu. Průmyslový hluk v oblastech bezprostředně obklopujících továrny bude v noci větší než během dne.
podívejte se na ropnou rafinérii na fotografii níže. Okolní komunita během dne uslyší jen málo zvuků vydávaných ze stohů vysoko nad rafinérií. Zvukové vlny z těchto zdrojů se nakonec lámou nahoru. Komunity, které se nacházejí mnoho kilometrů daleko, zde budou tento hluk. Během noci je však jiný příběh. Tyto vlny se přemění přímo na komunitu.
řekněme, že stoh vydává zvukovou vlnu 20 metrů nad zemí. Inženýři musí vypočítat úhel lomu, aby zjistili, jak nejlépe bojovat s tímto jevem a nakonec snížit hladiny decibelů na okolní komunitu. V návaznosti na článek, „Navrhl Matematika pro Lomem Zvukových Vln,“ budeme navrhovat nové matice používané pro výpočet a úhel lomem (ohýbání) zvukové vlny. Později v tomto roce, máme také v úmyslu provést experiment podobný provádí Osborne Reynolds v 1800. Podívejte se na tento článek někdy v září, 2015.