声速与温度的关系应用举例
声音的传播速度一般来说只跟介质有关,相同的介质在不同的条件下传播速度会有一些不同,但这都是科学研究的成果,也不必细究,下面有具体说声音与气温的关系.
声音是发声体以声波的形式所进行的能量传播。一般来说,声音传播的距离大或是速度慢,能量消耗就大,倘若声波的能量全部消耗在传播途中或是声波改变方向,人的耳朵就听不到声音了。而声音传播的速度与弹性介质的种类和状况关系极大,通常说的声速每秒340米,其传播介质是15℃的标准空气。事实上,我们身边的空气是不可能“标准”的,它的状况与各种气象要素的组合(也就是天气的状况)密不可分。
研究表明,声音的传播速度与温度是成正比的,在近地层中,当气温随高度增加而降低时,声音的传播速度随高度增加而减小,声音的射线就会向上弯曲(俗称“声音起飞了”);反之,当气温随高度增加而升高,声音的传播速度就会随高度增加而增加,声波射线呈向下弯曲状,给人的听觉就是“声音在下沉”。
在阴雨天气的白天,空气温度相对较低,越靠近地面,空气温度越高,声音的射线向空中弯曲,因而地面上的人就不容易听到远处的声音。在天气晴朗时的傍晚,太阳落山以后,地面热量开始向空中辐射,使得在一定范围内,空气温度随着高度增高而上升,声音射线向下方弯曲,声能多半沿地面传播,能量损失小,人耳便容易听到声音,我国民间总结出的“火车叫得响,天气准是好”,便和这一规律不谋而合。基层气象工作者还把夏日傍晚的雷声大小,作为天气预报的辅助指标。
夏秋季节的中午,下垫面受热升温,裸地最高温度可达60℃以上,水泥、柏油路面的温度更高,相比之下,空气温度就显得较低(气温一般是不会超过40℃的)。所以在夏季的中午,四周环境显得非常静谧,是午休的好时机。而到了消暑纳凉的夜晚,地面早已冷却,空气温度降幅较小,声波向下弯射,所以四周声音听得较清晰,尤其在下垫面多为泥土的乡村,传声效果更为明朗
在日常生活中没什么应用,至少目前是这样。日常生活中温度才多高啊,对声速的影响微乎其微。
气压的日变化与气温的日变化的关系
地面气压的日变化又单峰、双峰和三峰等形式,其中以双峰型最为普遍,其特点是一天中有一个最高值、一个次高值和一个最低值、一个次低值。一般是清晨气压上升,9-10时出现最高值,以后气压下降,到15-16时出现最低值,此后又逐渐升高,到21-22时出现次高值,以后再度下降,到次日3-4时出现次低值。最高、最低值出现的时间和变化幅度随纬度而有区别,热带地区气压日变化最为明显,日较差可达3-5hPa。随着纬度的增高,气压日较差逐渐减小,到纬度50度日较差已减小至不到1hPa。
气压日变化的原因比较复杂,现在还没有工人的解释。一般认为同气温日变化和大气潮汐密切相关。比如气压一日波(单峰型)同气温的日变化关系很大。当白天气温最高时,低层空气受热膨胀上升,升到高空向四周流散,引起地面减压,清晨气温最低时,空气冷却收缩,气压相应升到最高值。只是由于气温对气压的影响作用需要经历一段过程,以致气压极值出现的时间落后于气温。同时,气压日变化的振幅同气温一样随海陆、季节和地形而有区别,表现出陆地大于海洋、夏季大于冬季、山谷大于平原。气压的半日波(双峰型)可能同一日间增温和降温的交替所产生的整个大气半日振动周期,以及由日月引起的大气潮相关。至于三峰型的气压波似应与一日波、半日波以及局部地形条件综合作用有关。