¿Por qué oímos mejor durante la noche? [duplicar]

Mi profesor de física de la escuela secundaria decía que “esto se debe a la interferencia de las ondas sonoras. Durante el día, hay muchos sonidos y se anulan entre sí debido a las interferencias. Pero, durante la noche, hay pocos sonidos y pueden llegar a nuestros oídos sin anularse entre sí”.

Necesitas un mejor profesor de física de secundaria.

Las temperaturas tienden a disminuir con la altitud sobre el suelo durante el día. Esto actúa para que las curvas suenen hacia arriba. Por lo tanto, a su vez, significa que no puede escuchar el sonido de un tren cercano (a un kilómetro de distancia más o menos) haciendo sonar su silbato de cruce. Los sonidos de ese tren se dirigen hacia la atmósfera, donde se disipan.

Por la noche, la capa límite atmosférica tiende a desarrollar una marcada inversión de temperatura, de hasta más de un kilómetro de altura. Esto actúa para curvar el sonido hacia abajo. Esto a su vez significa que por la noche puedes escuchar el silbato de cruce de un tren que se encuentra a varios kilómetros de ti. Puede escuchar el progreso del tren a lo largo de su vía mientras hace sonar su silbato en un cruce, luego en otro, y luego nuevamente en otro. Incluso si el tren fuera el único objeto ruidoso durante el día, no podrías escuchar ese silbido remoto durante el día. Solo se puede escuchar por la noche.

La razón de esta desviación ascendente del sonido durante el día frente a la desviación descendente durante la noche es la fuerte dependencia de la velocidad del sonido en la atmósfera con la temperatura. La atmósfera actúa como una lente que enfoca la energía del sonido hacia arriba durante el día, pero la mantiene al nivel del suelo durante la noche.

Tendería a estar de acuerdo en que el ruido de fondo es un factor, pero en lugar de reducirlo, agregarlo al sonido que está tratando de entender. Entonces, parte de eso puede ser cómo su cerebro puede filtrar la información del ruido de fondo.

Pero por la noche la temperatura es más baja y según este tutorial sobre propagación del sonido (que sí cita referencias fiables), el aire tiene un factor de absorción de energía que es función de la temperatura:

y se puede ver aquí que una temperatura reducida,$T$reduce el factor de absorción por la raíz cuadrada de$T$en una componente y por un exponente de -5/2 en otra. Entonces, por la reducción en la absorción de energía (por las moléculas de aire) en el camino del sonido, más energía llegará a tu oído en la temperatura más fría.

Si suponemos que el fenómeno que describes está relacionado con la interferencia de ondas. Una onda es un tipo de perturbación mecánica en el medio a través del cual viaja. Una onda de sonido consta de áreas de energía relativamente alta y baja, en forma de presión relativamente alta y baja.. Para entender cómo se produce el sonido, considere un altavoz. El cono o diafragma de un altavoz vibra hacia adentro y hacia afuera en respuesta a una señal eléctrica. Estas vibraciones suelen ser muy pequeñas, solo visibles con altavoces más grandes. Sin embargo, todos imparten energía al aire de la misma manera. Cuando el cono se mueve hacia afuera, empuja hacia adelante el aire que originalmente ocupaba ese espacio. Este aire se comprime localmente, formando una región de presión relativamente alta. Cuando el cono vuelve a moverse hacia adentro, retrocede del espacio que ocupaba y deja atrás un vacío parcial, una región de presión relativamente baja. La frecuencia y la amplitud de las vibraciones modifican las características de la onda que se forma y, por tanto, el sonido que percibimos. Cuando escuchamos el sonido, nuestros oídos están siendo bombardeados con moléculas de aire de presiones que varían rápidamente. La señal se envía al cerebro donde se interpreta.

A medida que la onda sonora avanza por el aire, su energía se disipa lentamente. Esta es la razón por la que el sonido es más fuerte más cerca de la fuente y más silencioso lejos de la fuente.

La interferencia de ondas ocurre cuando dos o más ondas perturban las mismas moléculas de aire. Si una parte de energía relativamente alta de una onda se combina con una parte de energía relativamente baja de otra, el resultado es una región de aire con un promedio de los dos. En el caso más extremo, la presión resultante es indistinguible de la del aire no perturbado y, por lo tanto, no es detectable por el oído. Esta situación se conoce como interferencia destructiva total . En la práctica, sin embargo, la interferencia es casi siempre parcial. De manera similar, si se combinan dos partes de una onda de alta o baja energía, pueden ser sumativas. Este proceso opuesto se conoce como interferencia constructiva .

Para visualizar este proceso, es posible que desee ver uno o dos videos en línea. Tenga en cuenta que las ondas de agua ilustran muy bien el concepto, pero los mecanismos por los que funcionan son muy diferentes al proceso descrito anteriormente.

Tanto la interferencia constructiva como la destructiva ocurren con frecuencia dondequiera que haya múltiples sonidos. Sin embargo, sus efectos son generalmente menores en el mundo natural. Algunos de los comentarios anteriores probablemente proporcionen una explicación más precisa del fenómeno que describe.