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为什么在夜里更容易听到远处火车的声音？

科学世界 · 公众号 · 科学 · 2021-03-29 12:05

正文

火车来啦~轰隆轰隆

读者大概都会有这样的经验：在夜里更容易听到从远处传来的火车鸣笛声、除夕的钟声或者建筑工地的机器声。

许多人都会说，这是因为夜里比白天安静，所以容易听到远处的声音。这只是原因之一。

其实主要原因是声音在夜里的弯曲情况与在白天不同。原来，白天地面受到太阳光照射，被加热变暖，结果使得靠近地面的空气也随之变暖。声音具有在热空气中传播速度更快的性质。于是，从地面发出的声音的行进方向就会向上弯曲。所以，在白天，从地面发出的声音难以传播至远处。

在夜里，地面冷却，靠近地面的空气也随之冷却。相对而言，这时上空的空气的温度较高，而地面附近的空气的温度较低。于是，同白天相反，在夜里声音在上空传播的速度更快，行进方向改而向地面弯曲。所以，在夜里声音可以传播至很远，我们能够听到在白天听不到的那些远处的声音。

白天，上空的空气温度较低，声音向上弯曲

上图表现了在白天火车鸣笛声如何传播的情形。白天，地面附近的气温较高。由于声音具有在高温空气中传播速度更快的性质，因而从地面发出的声音发生向上弯曲的折射（A）。住在高处房屋（右下）里的居民这时听不到远处火车的鸣笛声。

夜间，上空的空气温度较高，声音向地面弯曲

上图表现了在夜里火车鸣笛声如何传播的情形。夜里，地面冷却，地面附近的气温下降。这时，声音在温度相对较高的上空传播的速度较快，因而从地面发出的声音发生向地面弯曲的折射（B）。住在高处房屋（右下）里的居民这时可以听见白天听不到的远处火车的鸣笛声。

声音为何发生折射？

为了说明声音为什么会发生折射，这里将声波比喻为一辆两轮车。如图所示，设想两轮车从沥青路面斜着向上滚入沙地。左侧轮子先滚入沙地，速度立即变慢。此时，右侧轮子仍然在沥青路面上保持原来较快的速度不变。结果，两轮车向左拐弯，作逆时针旋转。声音的折射，例如上文图中白线小方框A内发生的折射，道理与此相同。

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新媒体编辑/小帆帆

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