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风速能比声速更快吗逆风说话,声音传播距离更短吗
这个问题提的很好,其具有普遍的意义。我们可以将风速与声速的关系,扩展至宇宙膨胀的速度和光速、水流速度与水波的速度、人群行走的速度与流言传播的速度等不同的对应速度。
它们的本质都是整体的运动速度与内部传播的速度之比。两者是不同的概念,因而它们受到的影响与限制?是不同的。
所以,两者的比值是可变的,它们并没有什么必然的联系。只有当我们混淆了整体与局部的关系时,才会误认为上述两类速度是相互牵连的。
比如,我们曾经理所当然地认为,宇宙的膨胀速度为光速。那是因为,我们把宇宙视同为普通的物质。因而,其最大的速度就是光速。
然而,实际上,宇宙的膨胀与否以及其膨胀速度的快慢,取决于宇宙内外部空间能量密度(压强)的比值。这一比值会随着外部世界的变化以及宇宙体积的大小而发生改变。
至于光速则仅取决于宇宙内部量子空间的密度和量子质量与半径的大小,后者是由量纲为角动量的普朗克常数h所确定的。
光速是光子维持其相对于空间势能的速度。由于作为激发量子的光子,只有很小的质量,因而其能量的变化主要是其势能的增减。所以,光速具有近似的不变性。
同理,由于空气的温差,导致了不同区域的空气具有不同的能量密度,从而形成了不平衡的空气分布,由此形成了在天气预报中常用的气压分布图。
于是,根据熵增原则,空气需要恢复原有的平衡;于是,能量密度高的气体分子会向能量密度低的区域运动。这就是风的形成原理。
由此可见,不同区域的空气,它们的温度差决定了风力的大小以及风速的快慢。而空气的温度差主要是与太阳?的照射程度相关的。
至于声速,一方面取决于声源的速度和声能的大小,而另一方面则是与空气中气体分子的能量密度相关的。
风的本质是气体分子的集体移动,而声的本质是气体分子之间的能量传递。因此,风速与声速并没有必然的关联性。风速既可以大于声速,也可以小于声速。两者的比值要视具体的情况而定,并没有一定之规。
此外,声速是相对于作为物理背景的空气而言的。于是,逆风的声速相对于静止的参照系即相对于不动的外部世界来说,其速度会变小,等效于声能被风能部分地抵消了。而声的传播会消耗能量,从而使声音产生衰减。于是,逆风的声音会减少其传播的距离。
总之,自然界的普遍存在形式有两种,其一是离散的粒子构成物理背景,其二是聚集的粒子形成物理对象。当不平衡的状态出现时,上述两者都会发生运动以恢复原有的平衡。只是导致它们不平衡的原因不同,引起两者恢复平衡的变化速率也是不一样的。
风与声的特殊性,仅在于构成物理背景和物理对象的粒子是气体分子。如果换成水分子或量子的话,这类对应的关系就变为水流与水波的关系或宇宙与光子的关系了。
声速在标准大气中传播速度恒定不变,为什么没有声速不变原理呢
谢谢太阳邪神朋友邀我回答。
朋友的问题我想了一天,也不知道怎么回答。这问题对我来说,比较深奥,难懂。这应该属于物理方面的,2我上学时觉得物理很神奇。
老师给我们讲过,雷与闪电的事。老师说雷与闪电是同时发生的,可是为什么先看到了闪电,后听到雷声呢?因为闪电是光,光跑得快,雷是声音,声音跑得慢。光的速度太快了,要以光年记。还说即便这么快,太阳发出的光也要很多光年才照到地球上。所以我们现在看到的太阳光不知走了多少光年了。
声音的问题,也很神奇。站在高山上喊话,声音传播得就远些,站在洼地传播得不会远。所以,在六、七十年代,农村青年常常在晚上,登上高的墙头,拿个喇叭,向全村广播,墙底下一个人负责读报纸,读一句,墙上边的人1喊一句。这就是站得高,不仅能看得远,声音也能传得远。高的地方空旷,没有障碍,声音跑得快些。所以要站在高墙上喊广播,老乡们,注意啦,现在开始广播……
声音似乎也有方向感,冲着哪个方向喊,哪个方向传得远。还是用那墙头广播为例,他们常常是向东边喊一句,再向西边喊一句,试图让全村人都听到广播。可事实是,村民在家里都是隔一句听一句,没有冲着自己这一边的广播,听不清楚,有时是一句声音高,一句声音低,有时一句远,一句近。
至于朋友说,光有光速相对论,光速不可超越。声音为什么没有声速相对论,为什么没有声速不可超越一说,我的理解,是不是科学家们还没有充足的论据支撑论点,还正在继续深入研究吧。
也跟陈景润研究的那个数学皇冠一样,还差一步之遥,没有摘取皇冠。但这一步之遥的距离,不知要多少人用多少年的时间,费心费力去论证呢。摘取皇冠,可不是容易的。物理也一样。我这样的普通人,更不可能弄懂这么神奇的事物本质,只看到一点表面的现象。
总之,一句话,声音太神奇了,令人着迷。
我是蓝天白云,生活领域爱好者,谢谢大家。