音は風向きによって曲がったり速くなったりすると聞きました。 なら、音は約340m/sなので、もし反対

音は風向きによって曲がったり速くなったりすると聞きました。
なら、音は約340m/sなので、もし反対側から340m/sの風が吹いたら、衝突地点で打ち消し合うのですか？

No.7 回答者： yos1912 回答日時： 2021/02/01 13:20

諸説でていますが、問題点を整理しながら回答することにします

　問題点は｢衝突｣地点と｢打ち消しあう｣という用語にありそうです。

　まず、｢衝突｣するには２方向(あるいはそれ以上)からやってきるものが必要です。音は音源から広がるようにまっすぐ伝わりますから、基本的にはそれを聞く場所では、音が伝わってくる方向は音源方向の１方向のみとなります。従って、音が衝突することは起こりえません。これは風が一様に吹いていても吹いていなくても変わりありません。

　次に｢打ち消しあう｣という問題です。これが起こるのは、波の干渉が起こったことによります。難しい用語ですが、波の位相がどうずれているかが問題となります。波のやってくる向きとは関係がありません。考えなくていいでしょう。

　ここまでの、結論は｢打ち消しあう｣ということはないということになります。

　ところで、質問文の前半に書かれている、曲がったり速くなったりということについて考えてみます。
　｢速さ｣についてから見ていきます。
　音の速さは媒質としての空気に対しては一定です。風は空気が移動する現象ですから、音源が風上側にあるときは風に流されてくるので、音の伝わる速度は見かけ上速くなります。同様に風下側にいるときは遅くなります。これは、川を遡ったり下ったりする船の速度と同じ関係です。
　風向きや風速によって変わると見ていいでしょう。

　｢音が曲がるか｣という問題です。音が曲がって進む事があるかということと解釈します。
　先に書いたように、周辺全体に一定の風が吹いているような場合はこのような現象は起こりえません。場所によって風速が変わるとどうなるのでしょうか。たとえば高さによって変わっている場合を考えてみます。この場合高さによって音速が変わっていると見ていいでしょう。
　実際の現象で探してみます。
　音速は温度でも変わります。対流圏の大気は上空ほど気温が低くなっています。そのため音速は遅くなります。そのため、音は上空側に曲げられることが知られています。その分遠くまで伝わりにくくなります。山に登ると、遠くの思ったより遠くの音が聞こえてくるのもこのためです。
　よく晴れた日の夜から明け方にかけては地表付近の温度が急激に冷やされていくことがあります。このような場合は、先ほどと逆の現象が起こり地表側に曲げられ、遠くの音が聞こえるようになります。夜になると遠くの音がよく聞こえるようになるのはこのためです。
　気温に対してこのような現象が起こるのなら、風に対しても起こりそうです。上空の風が強い場合、風下側では上空の音速が速くなりますから、音が遠くまで伝わりそうです。

　音の経路が曲げられることがあるというのがわかりました。これが起こった場合、音が伝わってくる経路が２通りある事が起こりえます。反対側からではないですが、音がぶつかることもありそうです。
　その時にどのように聞こえるかについて考えます。音の伝わってくる経路が長いので、音が到着する時間がずれそうです。０.１秒もずれれば、音がずれていると感じます。建物の間で手を叩いた時の反射音でも遅れて感じます。自然界の風で起こる音のずれはもっと規模が大きいので、この比ではないでしょう。

　一定周波数の音が出続けているとどうなるでしょうか。音のスタート地点は関係ありませんから、干渉が起こりそうです。実験してみる価値はありそうです。自然界の風は強弱がありますから確認にはつかえないでしょう。条件を整えるのは難しそうです。

　理論上は衝突で音が打ち消し合うことはありえますが、実際に起こっているということはないでしょう。

No.6 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/02/01 12:21

無風の時

音源のあるＡ地点から
340m離れたＢ地点にある空気の粒bに
音の波が伝わるのは1秒後ですよね
もし、BからＡに向かって風が吹いているときでも
Ａから出た音は1秒後に（もともとＢ地点にあった）粒bに到達します
しかしながら、風が吹いているということは
空気の粒bがＡ地点に向かって進むということで
その風速が340m/sなら
粒bは1秒後にA地点に到達します
ということは、トータルで
Ａの音源を出発した音波は1秒後にA地点にある粒bに到達ということです
つまり、音波はＡ地点を動いていないということになり
その速度は０ということになります

そして、これを公式で計算するなら
公式：(伝わる速度)＝V+w　を利用です
(Vは音源から観測者に向かう音の速度、wは音源から観測者へ向かう風の速度）
Ａ地点が音源でＢ地点に観測者がいるとすれば
音波は観測者へ向かうのでV=+340m/s
風は　これとは正反対の向きで　音源へ向かう向きなんで
マイナス扱いで　w=-340m/sとして
伝わる速度＝V+w=340+(-340)=0・・・となります

もし、風の速度が半分なら
V+w=340+(-170)=170m/s と計算できます

No.5 回答者： himagene 回答日時： 2021/02/01 11:03

>もし反対側から340m/sの風が吹いたら

これは、飛行機が音速で飛んでいる時に飛行機が出す音はどのように伝わるか？と云う問題と同じです。
＞衝突地点で打ち消し合うのですか？
打ち消し合うのではなく、音波が重なってその振幅が大きくなり衝撃波を作ります。
下記を参考にして考えてください。
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/edge/highschool/pdf/ …

No.4 回答者： 銀鱗 回答日時： 2021/02/01 09:56

そういう事になります。

風が吹くのではなく、秒速340mで遠ざかる物体からの音は聞こえなくなります。
航空自衛隊の基地が近くにあるなら、F15やF2が海上に出る場所で音を聞いてみましょう。
海岸線を超えるまでは、音速以上で飛行するときに生じる衝撃波を発生させないよう比較的低速で飛行し、
海岸線を超えると、音速以上で飛行するために加速します。

すると、しっかり姿が見えているのに、一瞬多くから爆音が聞こえたと思った瞬間、音は全く聞こえなくなります。

・・・

関東圏なら茨城県の大洗海岸が良いですね。
千葉県の百里基地から飛び立ち北上した機体が涸沼を目安にして海上へ転進するんです。

No.3 回答者： XR500 回答日時： 2021/02/01 09:08

自然界ではそのようなことは起こりませんが

実験をすれば打ち消し合うとことになるでしょう。

実際、風上にいれば音が小さく聞こえるというのは
その現象のミニ版です。

No.2 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2021/02/01 08:49

打ち消し合うというよりは、

風上方面に音は伝播しないということになります。

No.1 ベストアンサー 回答者： メビウスの和 回答日時： 2021/02/01 08:49

＞もし反対側から340m/sの風が吹いたら、衝突地点で打ち消し合うのですか？

実際には340m/sの風が吹くことはありませんが、理論上はそのようなことが起こりうるということです。
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音は簡単に言えば、物体の振動によって生じる圧力波です。
太鼓を叩いたり、ギターを引いたり、声帯が震えたり、音は物質の振動によって発生します。
光（電磁波）は媒体を必要としませんが、音には媒体が必要です。
音は空気中の粒子が伝達する方向へ衝突することで進んでいきます。なので気体以外の液体でも個体でも伝わりますが、何もない真空だと伝わりません。
このため、媒体となる空気の状態はすべて音の伝搬に影響を与えます。温度や湿度も、音の伝わり方には影響するのです。
音と風の関係は、水の流れと水泳選手に似た関係を持っています。
当然、水泳選手は水の流れに逆らうより、流れに乗ったほうが速く泳げるでしょう。同様に、音も風と同じ方向に進む場合速く伝播しますが、逆らった場合には、その勢いが減算されます。
大気中を進む音の速度は343m/sです。ここで、例えば風速13.4m/sだった場合、風下に向かう音は356.4m/sで進むことになりますが、風上に向かう音は329.6m/sに減速されることになるのです。
つまり風は、そのまま音速に影響を与えます。
ただ、風が音に対して起こす影響は単純な速さの増減だけではありません。
音の屈折
屈折という現象は、波がある媒体から別の媒体へ移動するとき、波の速度や波長が変化することによって進行方向の角度が曲がることです。
光は水の中に入ると曲がりますが、これは空気中と水中では進む速度が変わるためです。密度の高い場所では、光は分子中の電子と相互作用して速度が落ちてしまうのです。
Credit:en.wikipedia
音の屈折は、あまり聞いたことの現象ですが、風の影響で速度が変わるとき音波もこの屈折を起こします。
風について考えてみましょう。
一般的に地表付近では樹木や建物、また地形の起伏など阻害する要因が多いため、低高度では風の速度が遅くなり、逆に高高度では風速は早くなっていきます。
風と同じ方向に向かって進行する音は、このとき地表に向かって屈折を起こすことになるのです。
上空が速く地表が遅い風の中では、音も地表に向かって屈折する。/Credit:scienceabc
音波の上半分より下半分の方が遅くなると、アコーディオンの蛇腹のように、上半分の波は距離が開いて、下半分の波は縮んでいる状態になります。すると波は縮んだほうへ曲がっていってしまいます。
こうした理由で、音波も上空から地表へ曲がっていくわけです。
Credit:depositphotos
一方、音が風に逆らって進んでいた場合、音速は先ほどと逆の関係で減速していきます。
つまり風速の速い上空ほど音は遅く進み、風速の遅い地上付近では音は速く進むのです。
すると、先程とは逆に、風に逆らって進む音は地表を離れて上空に向かって屈折してしまうのです。
このように風速の違いによって音に屈折が生じるため、風下の音源は音が聞き取りにくくなり、風上からのほうが聞き取りやすくなるのです。
その他の要因
最初に触れたように、音は他にも温度や湿度の影響でも屈折を起こします。
空気の温度差は水場の近く（湖や池）でよく見られる現象であり、釣りを趣味にしている人は経験している場合があるかもしれません。
水は空気分子を冷却し、水面から離れた空気に比べて水面付近の温度を低くします。こうした温度差は、太陽の熱の影響が少ない早朝に顕著に現れます。
温かいほうが分子の運動エネルギーは大きいので、音も温かい空気では速く移動し、冷たいと遅くなります。
このため、音波は地表（水面）に向かって屈折し、あまり長い距離は移動できなくなります。温度差はこのように音の到達距離に影響を与えるのです。
告白するときや助けを呼ぶときは、風下に向かってするといいかもしれませんね。
https://nazology.net/archives/58289/2