يلاحظ الكثيرون في فصل الشتاء، وخاصة في الأيام الصافية والباردة أن الأصوات تبدو أوضح وأكثر بعدا، وكأن الهواء أصبح أكثر شفافية لنقل الصوت . هذا ليس مجرد إحساس أو وهم، بل له تفسير فيزيائي دقيق مرتبط بكيفية توجيه الهواء البارد للموجات الصوتية.

تأثير الحرارة على سرعة الصوت

الأمر كله مرتبط بما يُعرف بـ الانكسار الصوتي أو انحناء مسار الموجات الصوتية. فسرعة الصوت في الغلاف الجوي تعتمد على درجة الحرارة:

في الهواء الدافئ: تكون السرعة أعلى

في الهواء البارد: تكون السرعة أقل

في الشتاء، يكون الهواء باردا عند سطح الأرض بينما تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع، وهو ما يسمى بـ ظاهرة الانعكاس الحراري (Temperature Inversion) .

كيف ينعكس الصوت نحو الأرض؟

عندما تنتقل الموجة الصوتية من طبقة الهواء الباردة القريبة من الأرض إلى الهواء الأكثر دفئا في الأعلى:

تتباطأ الموجة نتيجة تغير السرعة

تنحني الموجة الصوتية نحو الأرض كما ينكسر الضوء في المنشور

هذه العملية تعمل على "ضغط" موجات الصوت على سطح الأرض، مما يقلل فقدان الطاقة ويزيد من مسافة انتشار الصوت بشكل ملحوظ وذلك بحسب موقع Наука Mail.

دور الرطوبة المنخفضة في الشتاء

يلعب الهواء الجاف دورا إضافيا في نقل الصوت لمسافات أطول، بخلاف ما قد يتوقع البعض:

في الصيف، تزيد الرطوبة العالية من امتصاص الصوت وتشتته، خاصة على الترددات العالية

في الشتاء، يقل امتصاص الصوت بسبب قلة بخار الماء، مما يعزز وضوح الأصوات البعيدة مثل أجراس الكنائس، أصوات القطارات، أو حتى الأصوات البشرية

ظاهرة مشابهة في الماء

تحدث ظاهرة شبيهة في البحار والأنهار:

في الصيف، الطبقات السطحية الدافئة تنحرف الموجات الصوتية نحو الأعماق حيث تمتصها القاع

في الشتاء، الماء البارد عند السطح يعكس الصوت نحو الوسط المائي، مما يزيد من مدى انتشاره

الشتاء: موجة صوتية مثالية

باختصار، الهدوء الشتوي ليس مجرد غياب للصوت، بل نتيجة ظروف طبيعية مثالية لنقل الصوت لمسافات طويلة:

الهواء البارد والكثيف عند سطح الأرض

الانعكاس الحراري الذي ينحني بالصوت نحو الأرض

انخفاض الرطوبة

هذه العوامل تجعلنا نستطيع سماع أصوات بعيدة بشكل مذهل وواضح في أيام الشتاء الباردة.