どうして、夜は遠くの電車の音が聞こえるの？

こんにちは、みんなの科学研究所の蛯原ようすけと申します。

おとなとこどものやさしい理科と科学のブログです。

 

昼間はあんまり聞こえない電車や車の音が、

夜になると聞こえてくるということがありますね。

 

あんまり気を付けて聞いていないと分からないかもしれませんね。

でも、たしかに夜になると遠くの音が聞こえてくる感じがします。

 

あるいは、

寒い朝の日などにも、遠くの音が聞こえてくる感じがします。

 

気のせいでしょうか。

昼間はまわりが騒がしいからでしょうか。それもあると思います。

不思議な感じがしますね、ちょっと詳しく考えてみましょう。

 

 

いきなりですが、空気を分解してみてみます。

空気は分解していくと、 空気分子(ぶんし)というミクロの粒粒になります。

空気(ぶんし)を作っている気体は、ほとんど窒素(ちっそ)と酸素(さんそ)という粒粒です。

 

私たちは、空気分子(ぶんし)の振動(しんどう)を耳の中の細胞(さいぼう)で感じとって、

耳の中の細胞(さいぼう)が、脳に電気信号を送って、

脳の中で、信号を組み合わせて、音が聞こえたことが分かります。

 

空気の振動(しんどう)は、 空気分子(ぶんし)の粒の濃い所と薄い所が交互にできる波で、

音波(おんぱ)ともいいます。

 

空気分子(ぶんし)の濃いところと薄いところができるためには、

空気を作っている空気分子(ぶんし)が動かなければなりません。

 

0℃の空気は、熱のエネルギーが少ないので、空気分子(ぶんし)はあまり動き回りません。

このときの音波(おんぱ)が１秒間に進む距離は331．5メートルくらいです。

 

ところが、

温度が高くなると、空気の分子(ぶんし)は熱のエネルギーをたべて

元気になって動き回れるからだになって、ビュンビュンと動き回っています。

 

不思議な性質ですね。

分子(ぶんし)のようなミクロの粒粒は、熱のエネルギーを食べると元気になって動き回って、

熱のエネルギーがなくなると元気がなくなるんですね。

 

温度が高い時は、空気分子(ぶんし)の粒が動きやすいので、

空気の濃いところと薄いことろの波がサクサクと伝わっていきます。

 

気温30℃の時、音波(おんぱ)が１秒間に進む距離は、

349．5メートルになってすこしスピードが速くなります。

実験によるとだいたい、温度が１度高くなると、１秒間に進む距離が0．6メートル大きくなります。

 

さて、

温度の高い空気の層と温度の低い空気の層があると、音波(おんぱ)は、

スピードの遅い、温度が低い空気の層の方へと進む方向を曲げられてしまいます。

 

昼間は、太陽の光で地面が暖められるので、地面に近いところに暖かい空気の層があって、

上のほうは少し温度が低い空気の層になっています。

 

この場合は、地面近くから出た音波は、温度が低い空気の層の上の方へといってしまいます。

 

夜は逆に、地面近くの空気の温度が低くなって、上のほうは、

昼間暖められた空気がうろうろしているので、温度が高い空気の層があります。

 

この場合には、地面近くからでた音波は、一度上へとでていったあと、

温度が低い空気の層がある地面のほうへと曲がってしまいます。

まるで、ボールを投げた時のように放物線(ほうぶつせん）を描いて音波(おんぱ)が伝わります。

 

このため、遠くまで音波(おんぱ)が届いて、遠くの音がよく聞こえるようになるんですね。

 

夜や寒い朝に、遠くの電車や車の音がよく聞こえるのは

空気の温度の違いのせいだったんですね。

やっぱり気のせいではなかったんですね。

【みんなの科学研究所】　理念：好奇心から生まれるしあわせ

蛯原ようすけ　

 

 

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