ezt a cikket írta Mike Bannon
csukja be a szemét egy pillanatra, és tegyen úgy, mintha piknikezne délután közepén a családjával és barátaival a Central Parkban. Körülbelül egy két futballpálya távol látható egy softball játék. Láthatjuk, hogy a férfiak és a nők ujjongnak, amikor a labdajátékosok megpofozzák a labdát, és versenyeznek a bázisok körül. Látod, hogy egy játékos becsúszik a hazai lemezre, és figyeled, ahogy a bíró jelzi. Láthatja ezt a műveletet, de nem hallja.
később azon az éjszakán, amikor a hőmérséklet lehűl, és más softball csapatok játszanak a fények alatt, mindent tisztán láthatsz és hallhatsz. Miért van ez így? Lehet, hogy napközben akusztikus árnyékban voltál?
napközben a nap felmelegíti a Föld felszínét, felmelegítve a levegőt a talaj közelében. A hang gyorsabban halad a melegebb levegőben. Tehát a hang gyorsabban halad a levegőben a föld közelében. A fordított éjszaka történik. Éjjel a talaj gyorsan lehűl. A magasabb levegő melegebb, mint a talajhoz közeli levegő. A nap folyamán a hang gyorsabban halad a föld közelében. Ez a hanghullám felfelé törését okozza. Éjszaka az ellenkezője történik. A földtől távolabb eső hang éjszaka gyorsabban halad, aminek következtében a hanghullám visszaverődik a föld felé.
az 1800-as években Osborne Reynolds elvégezte az első hanghullám-refrakciós rögzített tesztet. Az egyik lábával a föld fölé helyezett egy csengő harangot, és húsz métert mászott. Fel kellett emelnie a fejét, hogy hallja a csengő hangot. Ezután hetven métert mászott, és meg kellett állnia, mielőtt meghallotta a csengő hangot.
2001-ben Charles D. Ross kiadott egy könyvet polgárháború Akusztikus árnyékok. Ebben a cikkben fogjuk vizsgálni a jelenség a hanghullám refrakció és hogyan kapcsolódik a hangok a háború kialakulását akusztikus árnyékok.
lefelé irányuló hanghullám-refrakció
a 20.század elején a hőlégballonok használatával a tudósok elkezdtek többet megtudni légkörünkről és annak különböző rétegeiről. 1923 – ban a légköri hőmérséklet változásait a meteorok tanulmányozása során dokumentálták. 1924-ben Erwin Schrödinger Nobel-díjas osztrák fizikus azt javasolta, hogy”az alacsony frekvenciájú hangok kevésbé szívódnak fel a légkörben, ezért erősebben törnek vissza a földre, mint a magas frekvenciájú hangok”.
az ózonrétegek általában melegebbek a nap által rögzített sugárzás miatt. Amikor a hanghullám eléri ezt a melegebb réteget, visszaverődik a föld felé.
szél
a szél fontos szerepet játszik a hanghullámok fénytörésében és végső soron az általuk megtett távolságban is. A közvetlenül a közeledő hanghullámba haladó szél élesen felfelé tör. A hanghullámmal azonos irányba haladó szél fokozatosabbá teszi a hanghullám törését. A felső légkörben a hullám irányába haladó erős szél tovább és gyorsabban tolja a hullámot.
hanghullám fénytörés & War
kora előtt a modern technológia hadsereg parancsnokok támaszkodott hang, hogy irányítsák őket a katonai döntéshozatali folyamat. Sokszor, kárukra, a parancsnokok a hallásuk alapján hoztak döntéseket. Sokan a senki földjének árnyékában ragadtak. Az első felvett hang árnyékhatás Anglia és Hollandia partjai között történt a tengeren. Négy napig az angol haditengerészet harcolt a holland haditengerészet partjainál Dunkerque közben második angol-holland háború. A történészek a nagyobb Holland haditengerészetet tulajdonítják a győzelemnek. A csata során a nem harcos Csónakázó utasok, akik a tengeren tartózkodtak egy árnyékzónában valahol a csata és Anglia partjai között, nem hallották a csatát. Másrészt a csatát Anglia különböző helyszínein hallották.
az első világháború, A szeptember 28-án 1914, német tüzérség kezdett gránát a belga város Antwerpen és az erődítmények, amelyek védik a várost. Az akusztikus árnyékzóna körülbelül harminc mérföldre kezdődött a tüzérségtől, és körülbelül hatvan mérföldnyire ért véget. A hatvan mérföldes jel után a német tüzérségi bombázás hallatszott. A tüzérség harminc-hatvan mérföldes körzetében az emberek nem hallották.
szeptember 19-én 1862 Grant tábornok tervezett támadást Konföderációs vezérőrnagy Sterling Price közelében a kisváros Iuka, Mississippi. A terv az volt, hogy az Unió vezérőrnagya William Rosecrans először megtámadja Price-t, majd a csata meghallgatása után Grant vezérőrnagy Edward Ord csapatait beköltözteti, hogy megakadályozza Price visszavonulását. Ord volt, hogy vegyenek részt a csapatok, miután meghallotta a hangokat a csata. Ezek a hangok soha nem jöttek. Mivel Rosecran serege egész délután a konföderációkkal harcolt, Ord és serege akusztikus árnyékban soha nem hallotta a csata hangjait, és végül soha nem támadtak. Price visszavonult, és végül egy időre megmentette seregét.
Longstreet tábornok portréja (1821-1904)
Gettysburgban július 2., 1863 Lee tábornok parancsot ad James Longstreet altábornagynak, hogy megtámadja a kerek csúcsokat – a temető gerincének déli végét. A hegy teteje gyakorlatilag védtelen volt. Lee abban reménykedett, hogy ágyúit a kerek csúcsokra juttatja, hogy a konföderációk ágyútűzzel bombázhassák az uniós csapatokat. Longstreet támadásának hallatán altábornagy Richard Ewell balról kellett támadnia. Meg kellett parancsolnia az embereinek, hogy támadjanak, amint meghallotta Longstreet ágyútűzét. Soha nem hallotta Longstreet ágyúit. Ewell és serege akusztikus árnyékban találta magát. Eközben az Unió vezérőrnagya George Meade jobbról balra mozgatta az embereket, hogy megállítsa Longstreet előrenyomulását.
Lee tábornok “Waterloo”
1865-ben Lee hadserege Petersburg városán kívül helyezkedett el Virginia. Lee helyesen sejtette, hogy Grant meg fogja támadni a jobb szárnyát. Lee elküldte George Picket tábornokot Észak-Virginia hadseregével, ötezer Konföderációs katonával öt villába, hogy ássák be és állítsák fel a földet és a fát. Lee megértette, hogy meg kell tartani ezt a területet annak érdekében, hogy megvédje déli ellátási vasútját.
Grant tudta ezt a stratégiai jelentőséget, és elküldte az Unió Vezérőrnagyát, Phillip Sheridant, hogy támadja meg Lee balszárnyát az öt Villánál. A támadás reggelén Fitzhugh Lee Konföderációs vezérőrnagy meghívta Picket-et Thomas Rosser vezérőrnagy mellett egy Halsütésre, amely két mérföldre van Picket frontvonalától. Picket elfelejtette elmondani neki az embereknek, hogy elmegy. A történészek úgy gondolják, hogy nem mondta el neki a férfiakat, akik valószínűleg éhesek és alultápláltak voltak, mert bűnösnek érezte magát.
miközben sült shadot és némi alkoholt fogyasztottak, Sheridan és parancsnokai megtámadták Picket védelmét, végül megtizedelték Picket erőit és több ezer foglyot ejtettek. Ahogy a csata két mérföldnyire dúlt a fish bake – től, Picket és a többi parancsnok semmit sem hallott. Késő délután Picket úgy döntött, hogy futárt küld az embereinek ellenőrzésére. Ahogy a futár a távolban lovagolt, a tábornokok rémülten látták, hogy futárjukat az előrenyomuló uniós csapatok foglyul ejtik. Picket felugrott a lovára, és az embereihez lovagolt, de már késő volt.
a konföderációk súlyos vereséget szenvedtek — olyan vereséget, amely felgyorsította a polgárháború közelgő végét. Picket és parancsnokai akusztikus árnyékba kerültek. Aznap délután, miközben a tábornokok azt hitték, hogy egy csendes, eseménytelen pihentető halsütést élveznek, világuk összeomlott.
atombomba tesztek
1951-ben az Egyesült Államok kormánya felrobbantott egy atombombát hatvanöt mérföldre Las Vegastól. A teszt összetört ablakokat Las Vegasban. A bombatesztelők felfedezték, hogy a bomba hanghullámai hatszor megtörtek felfelé és lefelé, mielőtt eltalálták a Las Vegast. A hullámokat felfelé törik a légkörben, majd tizenegy mérföldenként lefelé törik vissza a föld felszínére.
a hangsebesség kiszámítása különböző hőmérsékleteken
a hangsebesség 0 Celsius fokon 331 m/s. minden egyes 1 Celsius fokhoz hozzáadva a hangsebesség növekszik. Itt van a sebességnövekedés kiszámításának képlete:
C = (331 + 0.6T) m / s
C = az új hangsebesség
T = a levegő hőmérséklete Celsius fokban
a levegőben lévő hangsebesség kiszámításához 30 Fokon:
C = (331 + 0.6 × 30) = 349 m / s
30 Celsius fokon a hangsebesség 349 m/s.
következtetés
amikor a környezetvédelmi mérnökök arra törekszenek, hogy minimalizálják a környező közösségek ipari zaját, figyelembe kell venniük a hanghullám-refrakció fogalmát és akusztikus árnyékhatását. Az ipari zaj a gyárakat közvetlenül körülvevő területeken éjszaka nagyobb lesz, mint napközben.
vessen egy pillantást az olajfinomítóra az alábbi képen. A környező közösség a nap folyamán keveset fog hallani a finomító feletti halmokból kibocsátott hangokról. Az ezekből a forrásokból származó hanghullámok végül felfelé törnek. A sok kilométerre található közösségek itt fogják ezt a zajt. Az éjszaka folyamán azonban más történet. Ezek a hullámok közvetlenül a közösségre törnek.
tegyük fel, hogy egy verem hanghullámot bocsát ki 20 méterrel a föld felett. A mérnököknek ki kell számítaniuk a fénytörési szöget annak érdekében, hogy meghatározzák, hogyan lehet a legjobban leküzdeni ezt a jelenséget, és végül csökkenteni a decibel szintjét a környező közösségben. A “javasolt matematika a hanghullámok megtörésére” című cikkben új matematikát fogunk javasolni a hanghullámok törési (hajlítási) szögének kiszámításához. Később ebben az évben, mi is szándékában áll, hogy végezzen egy kísérletet hasonló által végzett Osborne Reynolds az 1800-as években. keresse meg ezt a cikket valamikor szeptemberben, 2015.