A viharok hangja és fénye

https://www.tessloff-babilon.hu/a-viharok-hangja-es-fenye hangsebesség, időjárás, természeti jelenségek

Amikor kitört a vihar, és éppen a közelünkben csap le egy villám, olyankor rendkívül hangos, reccsenés-szerű, magasabb hangot hallunk. Ám amikor már elvonulóban vannak a felhők, és csak a távolból halljuk a mennydörgést, olyankor mélyebb morajlás vagy dübörgés éri a fülünket. De vajon miért halljuk ugyanannak a fizikai jelenségnek a hangját ennyire eltérően?

A magas hangok hamarabb elfáradnak

A hang rezgésekből áll, és mi azért halljuk, mert a levegő molekuláit is megrezegteti, vagyis a levegő közvetíti a számunkra a hangot. (A fülünk is azért alkalmas a hang érzékelésére, mert a benne lévő dobhártya alkalmas a rezgések átvételére.) Ha például megpendítünk egy húrt a hegedűn vagy a gitáron, akkor amíg a húr rezeg, addig folyamatosan lökdösi a körülötte lévő levegőrészecskéket, amelyek pedig szintén lökdösni fogják a mellettük lévőket.

Villámlás
Ezen az USA-ban készült képen éppen egy platánfába csap bele a villám, amelyet sokan bizonyára „soványabbnak” szoktak elképzelni. Azon viszont senki sem lepődik meg, hogy ilyenkor hatalmas, csupa magas hangból álló csattanást hall. (Kép forrása)

A mozgás súrlódással jár, amelynek legyőzése viszont további, befektetett munkát – vagyis további energiaforrást – igényelne. Ilyesmit azonban a távolabbi pontokon a rezgések már nem kapnak meg, ezért a hang egy idő után veszít az erejéből, vagyis fokozatosan elhal. A fizika nyelvén szólva: minél távolabbra jár a hang a hangforrástól (esetünkben a húrtól), annál többet veszít a kezdeti energiájából, vagyis a munkát végző képességéből. Csakhogy a különböző magasságú – tehát különböző rezgésszámú – hangoknál a veszteség mértéke is eltérő lesz. Ennek pedig a rezgésszámukban rejlik az oka.

A magas hangoknak magasabb, a mélyeknek alacsonyabb a rezgésszámuk, más szóval a frekvenciájuk, amelyet a másodpercenkénti rezgéseikkel mérnek.

(A szó egyébként a latin frequens, frequentis kifejezésből ered, amely azt jelenti, hogy „számos, népes, gyakori”. Jól kifejezi, hogy a hangban több rezgésnek kell követnie egymást. Később több nyelvben is a „gyakran látogatni” értelmében használták a szó „frekventálni” alakját. Nálunk például Petőfi is használta a Deákpályám című versében, amely egyúttal a rengeteg latin szót használó, deákos nyelv kigúnyolása is: „Diligenter frequentáltam (szorgalmasan látogattam) / Iskoláim egykoron, / Secundába ponált mégis (elégtelent adott) / Sok szamár professorom.” J )

Néhány példa a hangok különböző frekvenciájára: a zenei hangok közül a szubkontra C rezgésszáma 16, az egy oktávval feljebb lévő kontra C-é éppen a kétszerese: 32, a kis c-é 128.

A hangszerek összehangolásához használt, ún. normál zenei A hangé 1788 óta sokat változott: amikor először döntöttek arról, hogy melyik hangot vegyék kiindulópontnak, akkor még a 409-es frekvenciában állapodtak meg. Végül a nemzetközi megállapodás a 440-es frekvenciájú hangot fogadta el olyannak, amelynek minden hangszeren ugyanilyen magasságon kell szólnia, és amelyhez ezután a többi hangot is hozzá kell igazítani.

A példákon jól látszik a mély és a magas hangok közti különbség. Az eltérésekből az is kikövetkeztethető, hogy egy magasabb hangnak a terjedése közben több munkát kell végeznie: ahhoz, hogy továbbítsa a saját rezgését (amitől hang), a levegőrészecskéket másodpercenként többször kell megmozgatnia, mint egy mélyebbnek. Ebből pedig az következik, hogy a magas hang már jóval előbb, vagyis az útnak már egy rövidebb szakaszán el fogja veszíteni az energiáját: hamarabb el fog halni, mind a mélyebb.

Természetesen ugyanez érvényes azokra a hangokra is, amelyek a villámláskor keletkeznek a felhőkben, és amelyek egyszerre tartalmaznak rengeteg mély és magas hangot. Mi tehát ugyanezért nem halljuk már meg a magas és erős reccsenésre emlékeztető hangokat egy távoli mennydörgésből, és halljuk viszont nagyon is jól olyankor, amikor a közelünkben jár a vihar. Abból pedig, hogy inkább mélynek, vagy inkább magasnak halljuk-e a vihar hangjait, nagyjából azt is meg tudjuk állapítani, hogy milyen messzire van tőlünk a vihar. Ha azonban a hang egyéb tulajdonságait is ismerjük, akkor ezt nemcsak nagyjából, hanem szinte méterre pontosan is ki tudjuk számítani.

Hogyan számítsuk ki, hogy merre jár éppen a vihar?

Ha csak azt szeretnénk tudni, hogy távolodik-e vagy közeledik hozzánk a vihar, akkor különösebb számításokat nem kell elvégeznünk: elég, ha arra figyelünk, hogy csökken-e a villámlás és a hozzá tartozó dörgés között eltelt idő, vagy inkább növekszik, esetleg változatlan. Ha csökken, akkor a vihar közeledik, ha nő, akkor már távolodik, ha viszont semmit nem változik, akkor egy ideig még egy helyben van. Mindezt annak alapján tudjuk megállapítani, hogy bár a villámláskor egyszerre keletkezik a fény és a hang, a két jelenség terjedési sebessége jelentősen eltér egymástól.

A fény másodpercenként 300 000 km-t, a hang viszont csak 0,343 km-t (343 m-t) tesz meg, vagyis sokkal lassabban ér a fülünkhöz.

Ennek alapján viszont pontosan is ki tudjuk számítani, hogy egy adott pillanatban milyen messze van tőlünk a fény és a hang forrása. Csupán annyit kell tennünk, hogy attól a pillanattól kezdve, amikor megláttuk a villámot, elkezdjük számolni a másodperceket (lehet stopperrel is, de ha nincs kéznél, elég fejben), majd, amikor meghalljuk a hangját, az addigi másodpercek számát megszorozzuk azzal a számmal, amely a hang egy másodperc alatt megtett útját jelzi, vagyis 343-mal.

Természetesen nem kötelező ennyire pontosnak lennünk: ha kerekítve, 340-nel szorozzuk, akkor sem fogunk sokat tévedni, ez az apró különbség nem számít ez ilyen távolságoknál. Ugyanígy azt is megtehetjük, hogy az eltelt másodpercek számát osztjuk el 3-mal vagy 3,4-gyel, és akkor kilométerben kapjuk meg az eredményt. Bárhogy is számolunk, azt mindenképp meg fogjuk tudni, hogy például kinn maradhatunk-e még egy ideig az esőben, vagy jobb, ha fedelet keresünk a fejünk fölé. Mindenesetre ilyenkor azzal nem érdemes bonyolítani a dolgot, hogy közben még zenét is hallgatunk – a dörgés-villámlás a zenehallgatás élményét anélkül is elronthatja, hogy a dörgés és a villámlás között eltelt időt számolnánk.

Lévai Júlia


Címkék:

ajánló  állatkert  állatok  alvás  Antarktisz  aszteroida  Ausztrália  autó  baktérium  barlangok  betegség  Biblia  Budapest  buddhizmus  bútorok  búvárkodás  cidrimókus  denevér  díj  dory  édesség  éghajlat  egyensúly  egyház  egyiptom  elefánt  elektromosság  ember  emberi test  emlős  építmények  Északi-sark  etimológia  étkezés  eukaliptusz  fejlesztés  félelem  felfedezés  finommotorika  fizika  Föld  főzés  gyerekek  gyógyítás  gyógyszertár  háború  hajózás  halak  halál  halmazállapot  hangsebesség  hideg  hiszti  hogyan működik  hőmérő  hüllők  időjárás  időszámítás  India  infrahangok  interjú  internet  iránytű  irodalom  iskolaérettség  iskolakezdés  járművek  játék  jel  jelentés  jelrendszer  Jézus  kalóz  kapitalizmus  karácsony  karantén  kémia  kereskedelem  kétéltűek  Kína  klímaváltozás  koala  kommunikáció  kórház  koronavírus  könyv  közlekedés  Krisztus  kultúra  kultúrtörténet  léghajó  leguán  légzés  LOGICO  lovagok  madarak  magasság  mágnes  mese  meteorológia  Mi MICSODA  mikroszkóp  mitológia  mítoszok  művészet  Nikola Tesla  Nobel-díj  növények  nyelv  nyomozás  óceán  ókor  ókori Görögország  oktatás  olimpia  olvasás  Oroszország  orvoslás  öltözködés  őskor  pedagógus  pszichológus  pulzus  rajz  rák  receptek  régészet  repülés  robot  rovarok  sárkány  sejtek  sport  szavak  szellemek  szépség  szerzetesrendek  szimbólum  táplálkozás  távíró  technika  tél  tenger  terhesség  természet  természeti jelenségek  természeti katasztrófák  természettudomány  teszt  tobzoska  történelem  tudomány  tüntetés  újkor  ultrahang  úthálózat  ünnep  vadnyugat  vallás  Városliget  vasút  védőoltás  Velence  vidámpark  vidra  világűr  vírus  víz  vulkán  zarf  zene