A lo mejor habrán notado que en las noches frías pueden escuchar mejor los sonidos lejanos. Es un fenómeno que también he notado y se manifiesta que desde mi casa se oyen los sonidos del tren, del aeropuerto de la ciudad y de los carros de las avenidas como si estuvieran más cercanos y con mayor claridad. Incluso en las mañana de los días fríos puede oírse con claridad el ruido de los motores de los aviones cuando llegan y salen del aeropuerto, y eso que no estoy tan cerca de él, el fenómeno no es tan extraño porque la mañana es la parte más fría del día, ya que durante la noche se enfrió el medio ambiente.
Para éste fenómeno hay una explicación lógica. El aire frío es más denso y conduce mejor el sonido que el aire caliente, el cual es menos denso. El sonido necesita de un medio para conducirse, sin un medio de transporte no hay sonido ya que se transmite mediante ondas, en éste caso ondas sonoras. El aire llena nuestra atmósfera y es lo que conduce al sonido, aunque también sirven otros medios, los líquidos son mejores conductores que los gases y los sólidos son mucho mejores conductores que los líquidos. La razón es que la materia está compuesta de moléculas y éstas a su vez de átomos. En un sólido las moléculas y los átomos están muy juntos y casi no tienen espacio entre sí, eso hace que el sonido se transmita con mejor intensidad; la velocidad del sonido es mayor en un sólido respecto a un líquido y a un gas. En un líquido las moléculas están más separadas y hay más espacio para moverse, al no estar tan juntas las moléculas de los líquidos el sonido se transmite con menor intensidad que en un sólido; la velocidad del sonido en un líquido es menor que en medio sólido pero mayor que en medio gaseoso. En un gas las moléculas están muy separadas, hay mucho espacio entre sí y las moléculas se mueven aleatoriamente, lo que hace que exista mucha distancia entre las moléculas, por lo que el sonido se transmite con menor intensidad respecto a un sólido o a un líquido; la velocidad del sonido en un medio gaseoso es menor respecto a un líquido y a un gas.
La teoría cinética explica el comportamiento de los gases. Los gases están formados por moléculas con gran libertad de movimiento y éstos son aleatorios. La temperatura es una medición del calor y el calor es una forma de energía provocada por el movimiento de las moléculas, en éste caso se trata de calor por conductividad y no por convección o radiación. A mayor contenido de calor mayor el movimiento de los gases y por lo tanto más separación de las moléculas, a menor contenido de calor menor movimiento de los gases y menor separación de las moléculas, por lo tanto menor temperatura también. Para visualizar esto se puede usar la ley de los gases ideales:
donde,
P = presión
V = volumen,
n = número de moléculas,
R = constante de los gases ideales (una constante invariable que sólo depende de las unidades que se usen),
T = temperatura absoluta (grados Kelvin o Rankine).
Para ver el efecto de la variación de temperatura consideremos que sólo varían la temperatura y todo lo demás es constante, despejando de la ecuación de los gases ideales:
Y la densidad (r) se expresa en términos de temperatura introduciendo el peso molecular, en éste caso M representa el peso molecular (aproximadamente 29 g/gmol para el aire):
Cuando la temperatura es menor, el volumen será menor, si todo lo demás se mantiene constante, en el caso de la densidad sucede lo contrario, a menor temperatura mayor densidad. En la práctica lo sucede con el aire es que como la temperatura es menor, la densidad es mayor y el volumen del gas es menor, entonces más moléculas de aire están presentes para compensar la pérdida de volumen, normalmente se trata de aire que fluye por convección de capas superiores, lo que quiere decir que hay más aire en un volumen de un metro cúbico durante un día frío que durante un día cálido. Éste significa que hay más moléculas (el término n de la ecuación de los gases ideales), por lo que aparte de tener un gas más denso hay más aire disponible para transmitir el sonido y por consecuencia éste se transmite mejor, con mayor claridad y más intensidad.
Buscando en ínternet para corroborar mi razonamiento encontré en varias páginas la misma explicación, que el aire es más denso; aunque también encontré la explicación de un meteorólogo que se me hace interesante. Brevemente se trata de alguien preguntando por qué en las noches frías puede oír el sonido de la vía del tren que está a seis millas de su casa. La respuesta, por parte de un experto en meteorología es porque la energía en forma de ondas sonoras viajan hacia arriba y se dispersan; por esa razón no se escucha nada a distancias mayores a seis millas (misma razón por la cual no se escucha el trueno de los relámpagos en las tormentas lejanas); en las noches frías de invierno a menuda hay una inversión de temperatura, con una capa de aire cálido arriba y aire frío atrapado cerca del suelo; ésa inversión de temperatura también atrapa las ondas sonoras cerca del suelo y les permite viajar horizontalmente mucho más lejos de lo usual, ésa es la razón por la cual se el quien hizo la pregunta escuchaba mejor el tren en las noches frías.
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