이 기사는 마이크 배넌에 의해 작성되었습니다
잠시 눈을 감고 센트럴 파크의 가족 및 친구들과 함께 오후 중반에 피크닉을하는 척하십시오. 약 두 축구 필드 멀리 당신은 소프트볼 게임을 볼 수 있습니다. 야구 선수가 공을 때리고 기지 주변을 경주하면서 응원하는 남녀를 볼 수 있습니다. 당신은 홈 플레이트에 플레이어 슬라이드를보고 당신은 심판이 그를 신호 시계. 이 모든 행동을 볼 수는 있지만 듣지 못합니다.
그날 밤 온도가 식고 다른 소프트볼 팀이 불빛 아래에서 뛰면서 당신은 모든 것을 분명히보고들을 수 있습니다. 왜 이렇게 이는가? 그것은 될 수,하루 동안,당신은 음향 그림자에 위치했다?
낮에는 태양이 지구 표면을 가열하여 땅에 가까운 공기를 따뜻하게합니다. 소리는 더 따뜻한 공기에서 더 빨리 이동합니다. 그래서 소리는 땅에 가까운 공중에서 더 빨리 이동합니다. 그 반대는 밤에 일어난다. 밤에는 땅이 빨리 식습니다. 높은 공기는 땅에 가까운 공기보다 따뜻합니다. 낮에는 소리가 땅 근처에서 더 빨리 이동합니다. 이것은 음파가 위쪽으로 굴절하는 원인이 됩니다. 밤에는 그 반대가 일어난다. 지상에서 더 소리는 음파가 지구로 후에 굴절하는 원인이 되는 밤에 빨리 이동합니다.
1800 년대 오스본 레이놀즈는 첫 번째 음파 굴절 기록 테스트를 수행했습니다. 그는 울리는 종소리,땅 위에 한 발을 놓고 20 야드를 기어 갔다. 그는 울리는 소리를 듣기 위해 머리를 들어야 했다. 그 후 그는 칠십 야드를 기어 그는 울리는 소리를들을 수 전에 서 있었다.
2001 년 찰스 디 로스라는 책을 출판 남북 전쟁 음향 그림자. 이 문서에서 우리는 음파 굴절 현상을 탐구하려고하고 어떻게 전쟁의 소리에 음향 그림자의 형성을 관련.
하향 음파 굴절
20 세기 초,열기구를 사용하여 과학자들은 우리의 대기와 그 다른 층에 대해 더 많이 배우기 시작했습니다. 1923 년 대기 온도 변화는 유성을 연구하는 동안 문서화되었습니다. 1924 년 오스트리아의 노벨 물리학자인 어윈 슈뢰딩거는”저주파 소리는 대기에서 덜 흡수되므로 고주파 소리보다 더 강하게 지구로 굴절 될 것”이라고 제안했다.
우리의 오존을 수용하는 층은 태양으로부터 포획 된 방사선으로 인해 더 따뜻한 경향이 있습니다. 음파가 이 따뜻한 층에 닿으면 지구쪽으로 굴절됩니다.
바람
바람은 또한 음파의 굴절과 궁극적으로 그들이 이동하는 거리에 중요한 역할을합니다. 다가오는 음파로 직접 여행하는 바람은 그것을 위쪽으로 더 예리하게 굴절하. 음파와 같은 방향으로 여행하는 바람은 음파 굴절을 더 점진적으로합니다. 대기권에서는 파의 방향으로 이동하는 강풍은 파를 더 그리고 빨리 밀 것입니다.
음파 굴절&전쟁
현대 기술 시대 이전에 육군 지휘관은 군사 의사 결정 과정을 안내하는 소리에 의존했다. 여러 번,그들의 손해에,지휘관은 그들이 듣고 있던 것을 기반으로 결정을 내 렸습니다. 많은 사람들이 소리 그림자 없음 사람의 땅에 잡혔다. 첫 번째 녹음 된 사운드 그림자 효과는 영국과 네덜란드 해안 사이의 바다에서 일어났습니다. 4 일 동안 영국 해군은 제 2 차 영국-네덜란드 전쟁 동안 덩케 르크 해안에서 네덜란드 해군과 싸웠다. 역사가들은 더 큰 네덜란드 해군을 승리로 인정합니다. 전투 중에 전투와 영국 해안 사이의 그림자 지대에 바다에 위치한 비 전투원 보트 승객은 전투를 듣지 못했습니다. 반면에 전투는 영국의 여러 지역에 걸쳐 들렸다.
제 1 차 세계 대전 중,1914 년 9 월 28 일,독일 포병은 벨기에 도시 앤트워프와 도시를 보호 한 요새를 포격하기 시작했습니다. 음향 그림자 영역은 포병에서 약 30 마일을 시작하여 약 60 마일 떨어진 곳에서 끝났습니다. 60 마일 마크 후,독일 포병 폭격이 들렸다. 포병의 30~60 마일 반경 내에있는 사람들은 그것을들을 수 없었다.
1862 년 9 월 19 일 그랜트 장군은 미시시피 주 이우 카의 작은 마을 근처에서 남부 동맹 소장 스털링 프라이스를 공격 할 계획이었습니다. 이 계획은 윌리엄 로즈크랜스 연합 소장이 프라이스를 먼저 공격한 다음,그랜트 소장의 에드워드 오드 소장이 프라이스가 후퇴하는 것을 막기 위해 그의 병력을 투입할 것이라는 말을 듣고 프라이스를 공격하기 위한 것이었다. 오드는 전투의 소리를 듣고 그의 군대를 참여했다. 그 소리는 결코 오지 않았다. 로즈크란의 군대가 오후 내내 남부군과 전투를 벌일 때,오드와 그의 군대는 음향적인 그림자 속에서 전투 소리를 듣지 못했고 궁극적으로는 공격을 받지 못했다. 프라이스는 후퇴했고 궁극적으로 당분간 그의 군대를 구했습니다.
롱스트리트 장군의 초상화(1821-1904)
1863 년 7 월 2 일 게티즈버그에서 리 장군은 제임스 롱스트리트 중장에게 묘지 능선의 남쪽 끝인 둥근 꼭대기를 공격하도록 명령을 내렸다. 언덕 꼭대기는 사실상 무방비 상태였습니다. 리는 자신의 대포를 둥근 꼭대기로 가져 와서 남부 연합군이 대포 사격으로 연합군을 도배 할 수 있기를 희망했습니다. 롱스트리트의 공격을 듣고 리처드 이웰 중장은 좌파에서 공격했다. 그는 롱스트리트의 대포 사격 소리를 듣자마자 부하들에게 공격을 명령해야 했다. 그는 롱스트리트의 대포를 들어본 적이 없다. 이웰과 그의 군대는 음향 그림자에 자신을 위치 발견. 한편,노조 소장 조지 미드는 롱스트리트의 진격을 막기 위해 그의 오른쪽에서 왼쪽으로 남자들을 이동시켰다.
리 장군의”워털루”
1865 년 리 그의 군대는 상트 페테르부르크 버지니아 외곽에 위치했다. 리는 그랜트가 그의 오른쪽 측면을 공격 할 것이라고 올바르게 추측했다. 리는 조지 피켓 장군을 버지니아 북부 군대와 함께 5 천 명의 남부 동맹군 병사로 보내 5 개의 포크로 파고 흙과 나무 방어 장치를 설치했습니다. 리는 개방 그의 남부 공급 철도를 보호하기 위해이 지역을 보유 할 필요성을 이해.
그랜트는 이러한 전략적 중요성을 알고 있었고,그의 연합 소장 필립 셰리던을 보내 파이브 포크스에서 리의 왼쪽 측면을 공격했다. 공격의 아침에,남부 동맹 소장 피츠휴 리 소장 토마스 로서 소장과 함께 피켓의 최전선에서 2 마일 떨어진 생선 구워에 초대했다. 피켓은 그에게 남자들에게 그가 떠나고 있다고 말하는 것을 무시했다. 역사가들은 그가 죄책감을 느꼈기 때문에 아마도 배고프고 영양 실조 상태였던 사람들에게 말하지 않았다고 추측합니다.
구운 청어와 약간의 술을 즐기면서 셰리 던과 그의 지휘관은 피켓의 방어를 폭행하여 궁극적으로 피켓의 군대를 죽이고 수천 명의 포로를 데려갔습니다. 전투가 물고기 빵에서 2 마일 격노로,피켓과 다른 지휘관은 아무것도 듣지 않았다. 늦은 오후에,피켓은 그의 부하들을 확인하기 위해 택배를 보내기로 결정했다. 택배가 거리에서 떨어져 탔다 대로 장군은,그들의 공포에,전진하는 조합 부대에의해 포로로 붙잡는 그들의 특사를 볼 수 있었다. 피켓은 그의 말에 뛰어 그의 부대에 타고 있지만 너무 늦었다.
남부군은 큰 패배를 겪었으며,이는 내전의 종말을 가속화시켰다. 피켓과 그의 지휘관은 음향 그림자에 잡혔다. 그날 오후 장군들이 조용한 사건이 편안한 생선 빵을 즐기고 있다고 생각하는 동안,그들의 세계는 무너지고 있었다.
핵폭탄 실험
1951 년 미국 정부는 라스베가스에서 65 마일 떨어진 핵폭탄을 터뜨렸다. 이 테스트는 라스 베이거스에서 창을 산산조각. 폭탄 테스터는 폭탄에서 음파가 라스 베이거스를 타격하기 전에 상하 여섯 번 굴절 것을 발견했다. 파도는 대기에서 위쪽으로 굴절 된 다음 매 11 마일마다 지구 표면으로 아래로 굴절되었습니다.각 1 도 섭씨에 대한 사운드 증가의 속도를 추가했다. 속도 증가를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.
티=섭씨의 공기 온도
30 도에서 공기 소리의 속도를 계산하려면:
씨= (331 + 0.6 × 30) = 349 결론
환경 공학자들이 주변 지역 사회에 산업 소음을 최소화하고자 할 때 음파 굴절과 음향 그림자 효과의 개념을 고려해야 한다. 공장 바로 주변 지역의 산업 소음은 낮보다 밤에 더 커질 것입니다.
아래 사진의 정유 공장을 살펴보십시오. 주변 지역 사회는 낮 동안 정유 공장 위의 높은 스택에서 방출되는 소리를 거의 듣지 못할 것입니다. 이 근원에서 음파는 궁극 위쪽으로 굴절할 것입니다. 수 킬로미터 떨어진 곳에 위치한 커뮤니티는이 소음을 낼 것입니다. 그러나,밤 동안 다른 이야기입니다. 이 파도는 지역 사회에 바로 굴절 될 것입니다.
스택이 지상 20 미터 위로 음파를 방출한다고 가정 해 봅시다. 엔지니어는이 현상에 가장 잘 대처하고 궁극적으로 주변 지역 사회에 데시벨 수준을 줄이는 방법을 결정하기 위해 굴절 각도를 계산해야합니다. 후속 기사에서”음파 굴절을위한 제안 된 수학”음파의 굴절(굽힘)각도를 계산하는 데 사용되는 새로운 수학을 제안 할 것입니다. 올해 말,우리는 또한 1800 년대에 오스본 레이놀즈에 의해 수행 된 것과 유사한 실험을 수행 할 계획입니다.