¿Por qué oímos mejor durante la noche?

Question

Por la noche, escuchamos sonidos débiles y lejanos aproximadamente claros, mientras que durante el día no podemos.

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 cancelan entre sí debido a la interferencia. Pero, durante la noche, hay pocos sonidos y pueden llegar a nuestros oídos sin cancelarse entre sí".

Pero, esto no tiene sentido porque incluso en días silenciosos (según mi experiencia personal), no escuchamos esos sonidos que se escuchan claramente por la noche.

Como no estoy muy familiarizado con las ondas, agradeceré si alguien me aclara con una explicación sencilla.

Answer 1

Mi profesor de física de la escuela secundaria estaba diciendo que "esto se debe a la interferencia de las ondas de sonido. Durante el día, hay muchos sonidos y se cancelan entre sí debido a la interferencia. Pero, durante la noche, hay pocos sonidos y pueden llegar a nuestros oídos sin cancelarse entre sí".

Necesitas un mejor profesor de física de la escuela secundaria.

Las temperaturas tienden a disminuir con la altitud sobre el suelo durante el día. Esto provoca que los sonidos se curven hacia arriba. Esto significa que no puedes escuchar el sonido de un tren cercano (a un kilómetro de distancia aproximadamente) que suene su silbato al pasar por un cruce. Los sonidos de ese tren se dirigen hacia arriba en la atmósfera, donde se disipan.

Por la noche, la capa límite atmosférica tiende a desarrollar una inversión de temperatura marcada, de más de un kilómetro de altura. Esto provoca que los sonidos se curven hacia abajo. Esto significa que por la noche puedes escuchar el silbato de un tren que está a varios kilómetros de distancia. Puedes escuchar el progreso del tren a lo largo de su vía a medida que suena su silbato en un cruce, y luego en otro, y luego de nuevo en otro más. Incluso si el tren fuera el único objeto ruidoso durante el día, no podrías escuchar ese silbato remoto. Solo puedes escucharlo por la noche.

La razón de esta desviación hacia arriba del sonido durante el día versus la desviación hacia abajo por 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 a nivel del suelo durante la noche.

Answer 2

Tiendo a estar de acuerdo en que el ruido de fondo es un factor, pero en lugar de reducirlo, se suma al sonido que estás tratando de comprender. Por lo tanto, parte de eso puede ser cómo tu cerebro es capaz de 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 cita referencias confiables), el aire tiene un factor de absorción de energía que es una función de la temperatura: $$\alpha = 869 f^2 \left\{1.84\cdot 10^{-11} \left(\frac{T}{T_0} \right)^{1/2} \!\!+ \left(\frac{T}{T_0} \right)^{-5/2}\left[\frac{0.01275 e^{-2239.1/T} }{F_{r,0}+f^2/F_{r,0}}+\frac{0.1068e^{-3352/T}}{F_{r,N}+f^2/F_{r,N}} \right] \right\} $$

y aquí puedes ver que una temperatura reducida, $T$, reduce el factor de absorción por la raíz cuadrada de $T$ en un componente y por un exponente de -5/2 en otro. Por lo tanto, al reducir 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.

Answer 3

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 está viajando. Una onda de sonido consiste en áreas de energía relativamente alta y baja, en forma de presión relativamente alta y baja. Para entender cómo se produce el sonido, considera 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, todas transmiten energía al aire de la misma manera. Cuando el cono se mueve hacia afuera, empuja el aire hacia adelante 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, se retrae del espacio que ocupaba y deja atrás un vacío parcial, una región de presión relativamente baja. La frecuencia y amplitud de las vibraciones cambian las características de la onda que se forma, y por lo 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 de sonido avanza a través del aire, su energía se disipa lentamente. Es por esto que el sonido es más fuerte 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 alta energía de una onda se combina con una parte de baja energía de otra, el resultado es una región de aire con un promedio de ambas. En el caso más extremo, la presión resultante es indistinguible de la del aire no perturbado, y por lo tanto es indetectable por el oído. Esta situación se conoce como interferencia destructiva total. En la práctica, sin embargo, la interferencia casi siempre es parcial. De manera similar, si dos partes de alta o baja energía de una onda se combinan, pueden ser sumativas. Este proceso opuesto se conoce como interferencia constructiva.

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

Tanto la interferencia constructiva como la destructiva ocurren con frecuencia donde hay múltiples sonidos. Sin embargo, sus efectos suelen ser menores en el mundo natural. Algunos de los comentarios anteriores probablemente proporcionan una explicación más precisa del fenómeno que describes.