Warum hören wir nachts besser? [Duplikat]

Mein Physiklehrer an der High School sagte: „Das liegt an der Interferenz von Schallwellen. Tagsüber gibt es viele Geräusche, die sich aufgrund von Interferenzen gegenseitig aufheben. Aber während der Nacht gibt es nur wenige Geräusche und sie können unsere Ohren erreichen, ohne sich gegenseitig aufzuheben“.

Sie brauchen einen besseren Highschool-Physiklehrer.

Die Temperaturen nehmen tagsüber tendenziell mit der Höhe über Grund ab. Dies wirkt sich auf Schallkurven nach oben aus. Dies bedeutet wiederum, dass Sie das Geräusch eines nahen Zuges (etwa einen Kilometer entfernt) nicht hören können, der seine Kreuzungspfeife bläst. Die Geräusche dieses Zuges werden nach oben in die Atmosphäre geleitet, wo sie sich auflösen.

Nachts neigt die atmosphärische Grenzschicht dazu, eine deutliche Temperaturinversion bis zu einer Höhe von über einem Kilometer zu entwickeln. Dies dient dazu, den Schall nach unten zu krümmen. Das wiederum bedeutet, dass Sie nachts das Pfeifen eines mehrere Kilometer von Ihnen entfernten Zuges hören können. Sie können die Fahrt des Zuges entlang seiner Gleise hören, wenn er an einer Kreuzung pfeift, dann an einer anderen und dann wieder an einer anderen. Auch wenn der Zug tagsüber das einzige laute Objekt war, konnte man dieses entfernte Pfeifen tagsüber nicht hören. Das hört man nur nachts.

Der Grund für diese Aufwärtsablenkung des Schalls bei Tag gegenüber der Abwärtsablenkung bei Nacht ist die starke Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre von der Temperatur. Die Atmosphäre wirkt wie eine Linse, die die Schallenergie tagsüber nach oben fokussiert, sie aber nachts auf Bodenhöhe hält.

Ich würde eher zustimmen, dass Hintergrundgeräusche ein Faktor sind, aber anstatt den Sound zu reduzieren, den Sie zu verstehen versuchen, fügen Sie ihn hinzu. Ein Teil davon kann also sein, wie Ihr Gehirn die Informationen aus den Hintergrundgeräuschen herausfiltern kann.

Aber nachts ist die Temperatur niedriger und laut diesem Tutorial zur Schallausbreitung (das zuverlässige Referenzen zitiert) hat Luft einen Energieabsorptionsfaktor, der eine Funktion der Temperatur ist:

und Sie können hier sehen, dass eine reduzierte Temperatur,$T$reduziert den Absorptionsfaktor um die Quadratwurzel von$T$in einer Komponente und um einen Exponenten von -5/2 in einer anderen. Durch die Reduzierung der Energieabsorption (durch Luftmoleküle) auf dem Schallweg erreicht also mehr Energie Ihr Ohr bei kälteren Temperaturen.

Nehmen wir an, dass das von Ihnen beschriebene Phänomen mit Welleninterferenz zusammenhängt . Eine Welle ist eine Art mechanische Störung in dem Medium, durch das sie sich bewegt. Eine Schallwelle besteht aus Bereichen relativ hoher und niedriger Energie in Form von relativ hohem und niedrigem Druck. Um zu verstehen, wie Ton erzeugt wird, betrachten Sie einen Lautsprecher. Der Konus oder die Membran eines Lautsprechers vibriert als Reaktion auf ein elektrisches Signal nach innen und außen. Diese Vibrationen sind normalerweise sehr klein und nur bei größeren Lautsprechern sichtbar. Sie geben jedoch alle auf die gleiche Weise Energie an die Luft ab. Wenn sich der Kegel nach außen bewegt, drückt er die Luft nach vorne, die ursprünglich diesen Raum eingenommen hat. Diese Luft wird lokal komprimiert und bildet einen Bereich mit relativ hohem Druck. Wenn sich der Kegel wieder nach innen bewegt, prallt er aus dem Raum zurück, den er eingenommen hat, und hinterlässt ein Teilvakuum, einen Bereich mit relativ niedrigem Druck. Die Frequenz und Amplitude der Schwingungen verändern die Eigenschaften der entstehenden Welle und damit den von uns wahrgenommenen Klang. Wenn wir den Ton hören, unsere Ohren werden mit Luftmolekülen mit schnell wechselndem Druck bombardiert. Das Signal wird an das Gehirn gesendet, wo es interpretiert wird.

Wenn die Schallwelle durch die Luft fortschreitet, zerstreut sich ihre Energie langsam. Aus diesem Grund ist der Ton näher an der Quelle lauter und weiter von der Quelle entfernt leiser.

Welleninterferenz tritt auf, wenn zwei oder mehr Wellen dieselben Luftmoleküle stören. Wenn sich ein relativ hoher Energieteil einer Welle mit einem relativ niedrigen Energieteil einer anderen kombiniert, ist das Ergebnis ein Luftbereich mit einem Durchschnitt der beiden. Im Extremfall ist der entstehende Druck nicht von dem der ungestörten Luft zu unterscheiden und somit für das Ohr nicht wahrnehmbar. Diese Situation wird als totale destruktive Interferenz bezeichnet . In der Praxis ist die Störung jedoch fast immer partiell. Wenn sich zwei hoch- oder zwei niederenergetische Teile einer Welle verbinden, können sie in ähnlicher Weise summativ sein. Dieser entgegengesetzte Vorgang wird als konstruktive Interferenz bezeichnet .

Um diesen Vorgang zu veranschaulichen, können Sie sich online ein oder zwei Videos ansehen. Beachten Sie, dass Wasserwellen das Konzept sehr gut veranschaulichen, aber die Mechanismen, nach denen sie funktionieren, unterscheiden sich stark von dem oben beschriebenen Prozess.

Sowohl konstruktive als auch destruktive Interferenzen treten häufig überall dort auf, wo mehrere Geräusche vorhanden sind. Allerdings sind ihre Auswirkungen in der Natur im Allgemeinen gering. Einige der obigen Kommentare liefern wahrscheinlich eine genauere Erklärung des von Ihnen beschriebenen Phänomens.