يقع منزلي في كليفلاند هايتس بولاية أوهايو فوق منطقة مسطحة تتصل ببحيرة إري. يمتد خط للسكك الحديدية على طول المنطقة المسطحة عند سفح كليفلاند هايتس لا يمكنني رؤية السكة الحديدية بلا شك، ليس فقط لأنها بعيدة جدًّا، بل أيضًا بسبب التلال المؤدية إلى كليفلاند هايتس وآلاف الأشجار والبيوت التي تعيق مجال رؤيتي. لماذا إذن يمكن بسهولة سماع صوت صليل القطارات أثناء مرورها بطول خط السكك الحديدية في منزلي في بعض الليالي؟

حينما تحدث أصوات انفجارات عالية مُتكررة في مكان بعينه، كما هو الحال في القصف المدفعي المتكرر، يمكن أن تُسمع في المناطق المحيطة بموقع الانفجار فقط. إذا كنت تقود سيارتك مُبتعدا عن موقع الانفجارات، فستنخفض شدة الصوت في المنطقة الأولى (المنطقة المركزية)، ثم سيُصبح الصوت غير مسموع في المنطقة الثانية، ثم يصير مسموعا مرة أخرى في المنطقة الثالثة ما سبب حدث هذه المناطق؟

حين انفجر بركان جبل سانت هيلين في ولاية واشنطن الأمريكية في عام 1980، كانت الطاقة التي انطلقت من البركان تُكافئ ميجا أطنان عديدة من مادة تي إن تي شديدة الانفجار. لماذا لم يُسمَعُ الانفجار إلَّا على بعد 100 کیلومتر ؟

قضى الجنود البريطانيون أثناء الحرب العالمية الأولى بالقرب من مدينة ميسينز، جنوب بلدية إبير ببلجيكا عامًا كاملًا يحفرون فيه واحدًا وعشرين نفقا امتدت أسفل الخط الألماني على عُمق حوالي ثلاثين مترا. بمجرد اكتمال حفر الأنفاق، خُبِّى فيها حوالي مليون طن من المتفجرات، وفي منتصف ليلة السابع من يونيو عام 1917، فجر البريطانيون تسعة عشر مخبئًا من مجموع واحد وعشرين (فشل تفجير مخبأين)، وهو ما نتج عنه أكبر انفجار من صُنع الإنسان حتى يومنا هذا سُمِعَ الانفجار في لندن وحتى في دبلن، على بعد المئات من الكيلومترات من موقع الانفجار، كيف يمكن للصوت الناتج عن هذا الانفجار قطع هذه المسافة البعيدة؟ انفجر أحد المخبأين المتبقيين بغتةً أثناء عاصفة رعدية في عام 1955، ولحسن الحظ لم يتسبب ذلك إلا في موت بقرة واحدة. لم ينفجر، حتى الآن المخبأ الآخر الذي لا يُعرف مكانه بالتحديد، وهو ما يُقلق الناس الذين يعيشون في المنطقة العامة لتلك المخابئ.

الجواب: حينما تُرسل موجة صوتية بزاوية على السطح العمودي، تُغير الموجة اتجاه سيرها إذا واجهت تغييرا في درجات حرارة الجو. يُقال إن الصوت ينكسر»، أو يخضع لـ «الانكسار». وإذا انخفضت درجة الحرارة، تبدأ الموجات الصوتية في الانتقال بزاوية أقل على السطح العمودي. إذا ارتفعت درجة الحرارة تنتقل الموجات بزاوية أكبر ويُمكن

شكل 3-2 بند 3-18 تنحني مسارات الصوت نحو الأرض مرة أخرى بفعل زيادة درجة حرارة الهواء التي تحدث مع الارتفاع أثناء فترة الانقلاب الحراري.

أن تنقلب» بحيث تعود إلى الأرض مرة أخرى. يُمكنني سماع أصوات السكك الحديدية البعيدة في الليل عندما يكون الهواء الذي فوق المنطقة مباشرة أدفأ من الهواء الموجود بالقرب من سطح الأرض، وهو ما يُعرف باسم «الانقلاب الحراري». حينها فإن بعض الموجات الصوتية التي تصدر من خط السكك الحديدية تنحني من أسفل لأعلى وتعود إلى الأسفل مرة أخرى تجاه منطقة كليفلاند هايتس، فيسمعها جميع من هناك (انظر شكل 3-2).

في الماضي، كانت عملية نقل الصوت لمسافة أطول أثناء فترة الانقلاب الحراري معروفة جيدًا لدى القدماء. على سبيل المثال، عرف رجال قبائل الزولو الأفريقية أن بمقدورهم سماع بعضهم بعضًا عبر وادٍ عرضُه كيلومتران إذا انتظروا حتى المساء عندما يكون الهواء في الوادي أبرد من الهواء الذي فوقه.

حينما تنتقل الموجات الصوتية الصادرة عن أحد الانفجارات لمسافات بعيدة إلى أعلى في الهواء، يمكن أن تنحني نزولا إلى الأرض مرة أخرى نتيجة زيادة درجة الحرارة الموجودة في الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير أسفل طبقة الستراتوبوز، وهي على ارتفاع 42 (كليومترا والجزء السفلي من طبقة الثيرموسفير أعلى طبقة الميزوبوز، على ارتفاع 85 كيلومترًا). قد تعود عندئذ الموجات الصوتية إلى الأرض على مسافة بعيدة من مصدرها، مسافة أكبر بكثير من المسافة التي تقطعها الموجات الصوتية على طول سطح الأرض حيث تعوقها الأشجار والمنازل وغيرها من العقبات؛ ومِن ثُمَّ، يمكن سماع الصوت في منطقة أبعد من المنطقة الأولى المركزية. في حال انعكاس هذا الصوت من الأرض، يُمكنه أن «يرتد» ليعود إلى الأرض مرة ثانية ولكن في منطقة أخرى أبعد عن الأولى. حين انفجر بركان جبل سانت هيلين تكونت الموجات التضاغطية (يُضغَط الهواء من خلال المواد التي تتحرك من الانفجار إلى الخارج ببطء شديد لا يمكن أن تستجيب له الأذن البشرية؛ ومِن ثُمَّ، لم تُسمع الموجة التضاغطية (ولم تتسبب أيضًا في أي أضرار للنوافذ وغيرها من الأغراض الهشة في توليدو بواشنطن، التي تبعد 54 كيلومترا. ومع ذلك، حينما وصلت الموجات التضاغطية إلى طبقة الستراتوسفير، فإنها تجمعت وأُعيد توجيهها نحو الأرض مرةً أخرى. وحينما وصلت إلى الأرض على مسافات تزيد عن 100 كيلومتر، كانت الاختلافات في ضغطها سريعة بما يكفي لسماعها. بالمثل، انتقلت أصوات الانفجارات التي حدثت بالقرب من ميسينز إلى أعلى نحو طبقة الستراتوسفير ثم عادت مرةً أخرى إلى الأرض. ومع ذلك، على عكس انفجار بركان جبل سانت هيلين، تشكلت الموجات التضاغطية التي حدثت في موقع الانفجار بسرعة؛ ونتج عنها صوت شديد بالقرب من الجنود.

تؤثر الرياح أيضًا على اتجاه انتقال الموجة الصوتية. إذا انتقلت الموجة الصوتية إلى أعلى في اتجاه الرياح ينحني مسار الموجة بحيث تعود إلى الأرض مرة أخرى في مكان ما مع اتجاه الرياح وتحدث في بعض الأحيان عودة الصوت هذه على مسافات بعيدة.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

المجمع العلمي: نحو 300 ألف مستفيد من مشروع القراءة الصحيحة في كربلاء وباقي المحافظات

صحفيون: استحداث المركز الإعلامي لزيارة الأربعين أسهم في تسهيل عمل الإعلاميين وتوفير بيئة مهنية لإنجاز مهماتهم

موكب عميد بني هاشم (عليه السلام) يقدم 4500 وجبة طعام يوميًّا لزائري الأربعين

بمشاركة زائري الأربعين.. إقامة صلاة الجماعة عند مرقد أبي الفضل العباس (عليه السلام)

المزيد

الآخبار الصحية

9 أسباب شائعة للرؤية الضبابية يجب معرفتها

تتناولها كل يوم.. 10 وجبات شائعة غنية بـ"السكر الخفي"

7 أسباب شائعة لفقدان الشهية لدى كبار السن

7 فواكه قد تسبب قفزة مفاجئة في سكر الدم

المزيد

الآخبار التكنلوجية

هل تشغيل تكييف السيارة على "الحد الأقصى" ضار؟

دور المكابح في تحسين كفاءة استهلاك الوقود بالسيارات

بالذكاء الاصطناعي.. باحثون يبتكرون مضادات جديدة لنوعين من العدوى البكتيرية

فيتامين سي والتجاعيد.. طبيب يكشف وقت الاستخدام الصحيح

المزيد

مواضيع ذات صلة

النغمة الانعكاسية

صوت الغواصات السوفييتية

الظلال الصوتية

أبواق المشجعات وصفافير الضباب

اتجاه الهمس

إزاحة دوبلر

قصاصات شعر ماكينة الحلاقة الكهربائية وقارب الكافور العائم في الماء

المجاري المائية الرفيعة المتعرجة

أشكال المساحيق

المذبذب الهيدروليكي

الغناء الحَلْقي

صفير أسلاك الهاتف وإبر الصنوبر