Potresti aver notato che puoi sentire meglio un suono se proviene da sottovento piuttosto che da sopravento. Partiamo dal presupposto che ciò sia dovuto al fatto che il vento “spinge il rumore”. Sfortunatamente per le nostre intuizioni, si può facilmente dimostrare che questa forza è troppo piccola per spiegare l’effetto osservato.
La velocità del suono nell’aria è di circa 760 miglia all’ora (1,223 km/h). Se un vento tipico soffia a 30 mph, questo è solo il 4% della velocità del suono, il che significa che il vento può solo ridurre o aumentare la distanza che un dato suono deve percorrere di quella quantità. La differenza sarebbe troppo sottile per essere rilevata dall’orecchio umano, quindi ovviamente questo non svela l’origine del fenomeno.
La soluzione effettiva è collegata a una proprietà che i fisici chiamano viscosità. A causa della viscosità, la velocità del vento vicino al suolo è in realtà più lenta della velocità ad altitudini più elevate. Le collisioni tra le molecole d’aria e il suolo danno luogo a effetti di turbolenza che impediscono la trasmissione delle onde lungo questo livello dell’aria con la stessa rapidità.
Se l’aria ha una temperatura uniforme, la variazione di viscosità con l’altitudine provoca l’accelerazione di un’onda sonora lungo gli strati superiori dell’aria. Questo fa sì che l’onda si inclini verso il basso, il che la rende più udibile per un ascoltatore umano. Questo fenomeno di reindirizzamento è chiamato rifrazione. Quando l’onda si muove contro vento, viene rifratta nella direzione opposta, verso l’alto. Infatti, se ti trovassi al di sopra del suolo in un’area sopravvento rispetto alla sorgente, sentiresti il suono abbastanza chiaramente, a causa del riflesso delle onde nella tua direzione.
In un’area con temperatura uniforme e assenza di vento, le onde sonore viaggiano sempre verso l’esterno alla stessa velocità dalla sorgente. Come abbiamo visto, non è sempre così.