Sie haben vielleicht bemerkt, dass Sie ein Geräusch besser hören können, wenn es aus dem Wind kommt und nicht mit dem Wind. Wir vermuten, dass dies daran liegt, dass der Wind den Lärm „mittreibt“. Leider für unsere Intuitionen kann leicht gezeigt werden, dass diese Kraft zu klein ist, um den beobachteten Effekt zu erklären.
Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt etwa 760 Meilen pro Stunde (1,223 km/h). Wenn ein typischer Wind mit 30 km/h weht, sind dies nur 4% der Schallgeschwindigkeit, was bedeutet, dass der Wind die Entfernung, die ein bestimmter Schall zurücklegen muss, nur um diesen Betrag verkürzen oder vergrößern kann. Der Unterschied wäre zu subtil, um vom menschlichen Ohr wahrgenommen zu werden, so dass die Quelle des Phänomens offensichtlich nicht aufgedeckt wird.
Die eigentliche Lösung hängt mit einer Eigenschaft der Physiker namens Viskosität zusammen. Aufgrund der Viskosität ist die Windgeschwindigkeit in Bodennähe tatsächlich langsamer als die Geschwindigkeit in größeren Höhen. Durch Kollisionen von Luftmolekülen mit dem Boden entstehen Turbulenzeffekte, die verhindern, dass sich Wellen entlang dieser Luftebene so schnell ausbreiten.
Wenn Luft eine gleichmäßige Temperatur hat, führt die Viskositätsänderung mit der Höhe dazu, dass eine Schallwelle entlang der oberen Luftschichten beschleunigt wird. Dadurch kippt die Welle nach unten, wodurch sie für einen menschlichen Zuhörer besser hörbar wird. Dieses Umlenkphänomen wird Refraktion genannt. Wenn sich die Welle gegen den Wind bewegt, wird sie in die entgegengesetzte Richtung gebrochen – nach oben. Wenn Sie in einem Bereich mit dem Wind von der Quelle über dem Boden schweben würden, würden Sie den Ton aufgrund der Reflexion der Wellen in Ihrer Richtung ziemlich deutlich hören.
In einem Gebiet mit gleichmäßiger Temperatur und ohne Wind breiten sich Schallwellen immer mit gleichen Geschwindigkeiten von der Quelle nach außen aus. Wie wir gesehen haben, ist dies nicht immer der Fall.