Vores læser Peter Stauning har spurgt:
Spørgsmålet drejer sig om vindens indvirkning på udbredelsen af lydbølger.
Selv i meget svag vind er der meget stor forskel på lydstyrken fra fjerne lydkilder, f.eks. fra trafikken på en motorvej et par km borte, om vinden går fra eller mod retningen til støjkilden.
Hvordan indvirker vind i det hele taget på udbredelsen (dæmpningen) af lydsignaler?
Læs også: Spørg Scientariet: Kan man høre lyd fra rummet?
Per Finne og Claus Backalarz, seniorspecialister i Force Technologys akustikafdeling, svarer:
De vigtigste faktorer for lydudbredelsen udendørs er vindretning, temperaturgradient og terrænets beskaffenhed. Derudover påvirker skærmende og reflekterende genstande lydens udbredelse.
I figurerne herunder er de beskrevne principper illustreret. De gule områder er skyggezoner, hvor der vil være betydeligt lavere lydniveauer, end hvis vejret er neutralt (temperaturgradient=0 og vindstille). Den røde prik angiver støjkilden.
I stille vejr og med temperaturgradient 0 (Figur 1) vil lyden fordeles nogenlunde ligeligt i alle retninger hvis lydkilden er rundstrålende, hvilket vil sige, at lyden spredes ligeligt til alle sider i modsætning til eksempelvisen almindelig højttaler, der vil sende det meste af lyden fremad.
Fra kilder tæt på terræn vil lyden udbredes ligeligt over en halvkugle på grund af refleksionen fra terræn.
Tilsvarende vil støjen fra en vej, der på afstand kan betragtes som en linjekilde, udbredes ligeligt over en flade formet som en halv cylinder. En linjekilde er en støjkilde, som er lang, og som hovedsageligt sender lyden vinkelret på længdeaksen, dette kan for eksempel være støj fra veje med megen trafik.
Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor får jeg ondt i ørerne i flyet?
Højere lyd på overskyede dage
Temperaturgradienten angiver, hvor meget temperaturen stiger eller falder med højden over terræn. Vi har typisk negativ temperaturgradient (faldende temperatur med højden) i solskinsvejr, hvor solen har varmet terrænet op (Figur 4).
Positiv temperaturgradient (Figur 3) optræder typisk i overskyet vejr. Temperaturgradienter vil ofte ligge i intervallet -0,05 til +0,05 °C/m.
Lyden høres bedst på lange afstande, hvis der er medvind fra støjkilden i retning mod lytteren (Figur 2, til venstre for støjkilden).
Det skyldes, at i medvind vil lydens ‘baner’ (som man i visse sammenhænge kan sammenligne med stråler) blive bøjet nedad i retning mod lytteren, fordi vindhastigheden stiger med højden.
Dermed vil en del af den lydenergi, der i vindstille vejr vil forsvinde opad eller væk fra lytteren, blive bøjet i retning mod lytteren. Man kan sige, at en større del af lydenergien bliver båret i retning mod lytteren, der derfor vil opleve et højere lydniveau end på vindstille dage eller på dage med vind fra lytteren mod støjkilden (Figur 2, til højre for støjkilden).
Læs også: Spørg Scientariet: Hvordan stedbestemmer man lyd med lukkede øjne?
Lydhastighed kan stige med højden
Når der er positiv temperaturgradient, og det er vindstille (Figur 3), svarer lydudbredelsen til, at der er medvind fra kilden ud i alle retninger.
På grund af den lavere temperatur ved terræn vil lydhastigheden stige med højden (lydens hastighed stiger med temperaturen). Dermed vil lyden udbredes med højere hastigheder, når højden stiger, og dette vil i sidste ende medfører, at lydens ‘baner’ krummes nedad.
Dermed vil en del af den lydenergi, der med temperaturgradient 0 vil forsvinde opad, blive bøjet i retning mod lytteren. Igen med et højere lydniveau ved lytteren til følge.
Dine iagttagelser om, at der er mere støj fra motorvejen i medvind fra denne, svarer altså fint til beskrivelserne herover.
Oftest påvirkes lydudbredelsen af både vind og temperaturgradient og bliver dermed ganske kompleks at beskrive. Som nævnt spiller terrænoverfladen også ind. Helt specielt er det ved snedække, hvor ganske meget lydenergi absorberes i sneen og derfor ikke når lytteren.
Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor spiller mine DAB-radioer forskudt?
Ingen måling ved sne
At lyden udbredes meget forskelligt afhængigt af vejret er grunden til, at man i forbindelse med måling af ekstern støj fra bl.a. vej, bane og industri skal måle under nøje specificerede vejrforhold (medvind og temperaturgradient inden for visse grænser), og man måler ikke ved snedække.
Besværlighederne med at kunne måle under korrekte vejrforhold er én af grundene til, at man for de fleste støjtyper (f.eks. vej- og togtrafik) hovedsageligt beregner støjbidraget hos naboerne.
Sammen med Vejdirektoratet har Forces akustikafdeling (tidl. Delta) lavet lydeksempler på trafikstøj, der udbreder sig i medvind og modvind ved forskellige vindhastigheder. De kan høres her.
