چرا بعضی رعد و برق‌ها صدا ندارن؟

اول بخاطر تناقض در صورت سوال معذرت می‌خام، چون وقتی صدا نداشته باشه دیگه “رعد” معنی نداره!
امروز توی تاکسی در حرکت بودم، هی برق میومد تو آسمون، هی منتظر می‌موندم صداش هم بیاد ولی خبری نبود! حس کردم مسافر کناری هم کنجکاو شده، ولی در موردش باهاش صحبت نکردم. برق‌ها اکثرن تو افق به زمین می‌خوردن. (خیلی زیبا بود.) رسیدم خونه برای خانواده تعریف کردم. خاهرم گفت آره دو نوع برق داریم؛ آذرخش و صاعقه. آذرخش تخلیه الکتریکی بین دو ابره و صدا داره، صاعقه تخلیه بین ابر و زمینه و بی‌صداست!!

ازش پرسیدم مگه میشه؟! که گفت نمی‌دونه و معلم‌شون این تفاوت رو بهشون گفته. کتاب علومش رو هم دیدیم (هشتمه) ولی بازم چیزی نبود.

کنجکاوتر شدم و جست‌وجو کردم. مثل اینکه به دلیل فاصله ممکنه صداش رو نشنویم، ولی قانع‌م نمی‌کنه! خیلی برق تو این فاصله دیدم تو زندگیم که صدا هم داشته! بعد رسیدم به صاعقه‌ی گرم که دقیقن یعنی برقی که صدا نداره! به نظر میاد صاعقه (یا برق بی‌صدا) معمولن تو تابستون اتفاق میفته. احتمالن به همین دلیل هم برای من تازگی داشته، چون تو تهران تابستون رعد و برق نمی‌زنه!

از یکی که فیزیک می‌فهمه خاهش می‌کنم توضیح بده چه ارتباطی بین تابستون (و احتمالن دمای هوا) و پخش صدا در محیط وجود داره؟ چه تفاوتی بین تخلیه بین ابرها و تخلیه بین ابر و زمین وجود داره که آذرخش تو همون شرایط صدا داره؟! یا شاید فرض غلطیه که آذرخش می‌تونه تو همون شرایط صدا داشته باشه، چون امروز عصر دیدم که بین ابرها هم برق اتفاق افتاد ولی صدا نداد.

7 پسندیده

به نظر میرسه که تعداد قابل توجهی گزارش وجود داره از رفتار عجیب حیوانات قبل از شنیدن اولین صدای رعد و بعد از شنیدن آخرین صدای رعد. این رفتار یک ساعت و حتی بیشتر، قبل از شنیده شدن صدای اولین رعد در دور دست ها گزارش شده.
همه این ها یعنی ممکنه رعد وجود داشته باشه، اما در دامنه شنوایی انسان نباشه! فرکانس رعد بیشتر یا کمتر از دامنه شنوایی انسان باشه.(این فقط یه امکانه و من نمیدونم درسته یا نه)

4 پسندیده

موج صوتی پس از طی فاصله‌ای از انتشارش محو می‌شود. اولین بار G.G.Stokes رابطه‌ای برای طول محو شدن (decay length) موج صوتی در سیالات به دست آورد:

\alpha=\frac{2\eta\omega^2}{3\rho v^3}

طبق این رابطه \alpha طول محو شدن، \eta وُشکسانی محیط، \omega بسامد موج، \rho چگالی محیط و v سرعت موج هستند. اولین چیزی که می‌توان از این رابطه استخراج کرد این است که موج‌های صوتی با بسامد بیشتر (صداهای زیر) خیلی سریع‌تر از موج‌های با بسامد کوتاه (صداهای بم) محو می‌شوند. شاید به همین خاطر است که ما فقط صدای بم رعد را می‌شنویم چون صدای زیر پیش از آن که به ما برسد محو شده است.

دما صریحا در رابطه Stokes وارد نشده است اما وُشکسانی و چگالی محیط به دما وابسته هستند. افزایش دمای ۳۵ درجه‌ای منجر به تقریبا دو برابر شدن نسبت \frac{\eta}{\rho} می‌شود. این یعنی امواج صوتی در تابستان زودتر از زمستان محو می‌شوند.

رابطه Stokes البته خیلی دقیق نیست. امواج صوتی سریع‌تر از این رابطه محو می‌شوند. تخمین‌های بهتر، رطوبت محیط و درجات آزادی بین اتمی را هم در نظر می‌گیرند که Stokes در نظر نگرفته بود.

توجه کنید که این محو شدگی موج صوتی با محو شدگی هندسی یک موج کروی \frac{1}{r^2} تفاوت دارد. محو شدگی Stokes به دلیل اتلاف انرژی محیط (وشکسانی و درجات آزادی) اتفاق می‌افتد و محو شدگی هندسی به دلیل توزیع انرژی در حجم وسیع‌تر. در مورد رعد باید هر دو را در نظر گرفت.

4 پسندیده