Της Γεωργίας Αλέξη
Είναι κάτι παγωμένα πρωινά στην καρδιά του χειμώνα, περιέργως ήσυχα, που νιώθεις σαν να μπορείς να ακούσεις ακόμη και τον ήχο μιας βελόνας που πέφτει στο πάτωμα του διπλανού διαμερίσματος. Στην πραγματικότητα, ποτέ δεν θα συμβεί αυτό, ωστόσο κάτι τέτοιες στιγμές είναι πολύ πιθανό να ακούσεις τον παραμικρό θόρυβο. Κι αυτό επειδή, αν και ο ήχος ταξιδεύει πιο γρήγορα με τον ζεστό καιρό, όταν κάνει κρύο, ταξιδεύει μακρύτερα!
Η ταχύτητα του ήχου δεν είναι σταθερή, αλλά διαφέρει ανάλογα με το περιβάλλον στο οποίο μεταδίδεται, αφού ο ήχος είναι κύμα πίεσης και το αν θα διαδοθεί αργά ή γρήγορα εξαρτάται από τα μόρια του μέσου. Τα ηχητικά κύματα είναι διαμήκη, δηλαδή τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται στη διεύθυνση διάδοσής τους, και διαδίδονται σε όλα τα μέσα εκτός του κενού.
Αντίθετα, στα εγκάρσια κύματα η διεύθυνση ταλάντωσης των σωματιδίων είναι κάθετη στη διεύθυνση διάδοσης κι έτσι διαδίδονται μόνο στα στερεά. Θα μπορούσαμε να φανταστούμε τα διαμήκη κύματα ως σωματίδια συνδεδεμένα με ελατήρια στη σειρά: αν ένα σωματίδιο κινηθεί προς τα δεξιά, το ελατήριο που είναι συνδεδεμένο στα δεξιά του θα συσπειρωθεί, ενώ αυτό που είναι αριστερά θα επιμηκυνθεί. Στην πραγματικότητα, έχουμε πύκνωση και αραίωση των σωματιδίων που επηρεάζουν, εν τέλει, τα σωματίδια που γειτονεύουν με το αρχικό κ.ο.κ.
Οταν το μέσο της διάδοσης είναι ο αέρας, η υγρασία και η θερμοκρασία παίζουν καίριο ρόλο στην ταχύτητα διάδοσης του ήχου. Για παράδειγμα, η υγρασία μειώνει την πυκνότητα του αέρα και τότε ο ήχος μπορεί να διαδοθεί ταχύτερα από πριν. Επίσης, με την αύξηση της θερμοκρασίας, τα μόρια γίνονται πιο ενεργητικά, άρα η πυκνότητα ελαττώνεται και τότε το κύμα πίεσης μπορεί να μεταφερθεί ευκολότερα απ' όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή και τα σωματίδια λιγότερο ενεργητικά.
Τις κρύες μέρες υπάρχει, συνήθως, ένα ζεστό στρώμα αέρα πάνω από τα κρύα στρώματα που είναι πιο κοντά στο έδαφος. Αν φωνάξεις σε κάποιον ή ακούσεις επιτέλους τον ήχο του λεωφορείου που περίμενες τόση ώρα μέσα το κρύο, το ηχητικό κύμα -που συνήθως διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις- θα διαθλαστεί από τον ζεστό αέρα.
Κι επειδή ο ήχος κινείται πιο γρήγορα στον ζεστό αέρα απ' ό,τι στον κρύο, το κύμα τελικά θα επιστρέψει από τον ζεστό αέρα ξανά στο κρύο έδαφος. Αυτή είναι η εξήγηση για το ότι ο ήχος μπορεί να ταξιδέψει πιο μακριά τις κρύες μέρες. Βέβαια, υπάρχουν κι άλλοι λόγοι που αυτά τα κρύα πρωινά είναι πιο ήσυχα: αν το σκηνικό μας είναι «λευκό», το χιόνι που είναι απλωμένο παντού απορροφά τον ήχο, μειώνοντας έτσι τον παραμικρό θόρυβο που θα ακουγόταν από το έδαφος.
Επίσης, όπως είναι αναμενόμενο με τέτοιο καιρό, οι άνθρωποι που κυκλοφορούν έξω, πεζοί ή εποχούμενοι, λιγοστεύουν. Κάπως έτσι, λοιπόν, οι βόλτες τον χειμώνα συνοδεύονται από μια όμορφη γαλήνη και ησυχία.
Γιατί το χιόνι απορροφά τους ήχους;
Αν παρατηρήσουμε ένα μαλακό υλικό με πορώδη επιφάνεια, βλέπουμε πως αυτό αποτελείται από βαθουλώματα, τους πόρους. Οι πόροι των υλικών δεν είναι πάντα ορατοί με γυμνό μάτι και χρειάζεται μεγέθυνση με φακό ή με μικροσκόπιο για να γίνουν αντιληπτοί. Ο ήχος, ως κύμα που είναι, μπορεί να ανακλαστεί, να διαθλαστεί ή να απορροφηθεί. Ετσι, όταν συναντάει τέτοια υλικά, υφίσταται πολλαπλές ανακλάσεις από τα τοιχώματα των πόρων, χάνοντας μέρος της ενέργειάς του.
Οταν χιονίζει και οι νιφάδες του χιονιού συσσωρεύονται, ο χώρος μεταξύ τους που μένει κενός είναι περισσότερος, συγκριτικά με την επιφάνεια των υγρών στοιχείων, όπως οι λίμνες κ.λπ. Αυτός ο κενός χώρος που αφήνουν οι νιφάδες κάνει το χιόνι να συμπεριφέρεται ως πορώδες υλικό, με αποτέλεσμα την απορρόφηση ποσοστού των διάφορων ήχων, δίνοντας έτσι την αίσθηση ενός πιο ήρεμου και ήσυχου σκηνικού.
Ωστόσο, ο χρόνος και οι καιρικές συνθήκες συχνά μεταβάλλουν την επιφάνεια του χιονιού: αν η επιφάνειά του λιώσει και ξεπαγώσει, μετατρέπεται σε λεία και σκληρή. Μια τέτοια επιφάνεια ευνοεί την ανάκλαση των ηχητικών κυμάτων και, υπό αυτές τις συνθήκες, ο ήχος αφενός γίνεται πιο καθαρός, αφετέρου μπορεί να ταξιδέψει πιο μακριά.
* Οι συνεργάτες του μη κερδοσκοπικού οργανισμού επικοινωνίας επιστημονικών θεμάτων στο ευρύ κοινό SciCo παρουσιάζουν με απλά λόγια ένα θέμα που φέρνει την επιστήμη πιο κοντά μας.
** Το άρθρο δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα «Φιλελεύθερος», αρ. φύλλου 08.
