2023/04/08

どうして低音の方が遠くまで届くのか

Yahoo!知恵袋(物理学)を見ていて、どうして低音の方が遠くまで届くのかという旨の質問があり、この事についてネットで調べて見たけれど、納得出来る回答を見つけられなかったので、自分なりに考えて回答したのですが、ブログのネタが尽きたので、どうして低音の方が遠くまで届くのかという事について記してお茶を濁したいと思います。

まず、音波の周波数が高いという事は、空気中の縦波による分子の位置の変異スピードが速いという事ですから、同じ音圧ならば、統計力学(Wikipedia)的に考えれば高音の方が空気の温度が高くなる事になります。

そして、シュテファン＝ボルツマンの法則(Wikipedia)によれば、輻射エネルギーは温度の4乗に比例するので、上昇する温度が高い高音の方が早く減衰するという事ではないでしょうか。

直感的に考えれば、音によって温度が上昇するというのは考えにくいですが、統計力学的に考えれば温度が上がる事は自明ですし、たとえ上昇する温度がほんの僅かだとしても、輻射エネルギーは温度の4乗に比例するので、音波の周波数による減衰率の違いは、如実に表れるという事ではないでしょうか。

尚、もし低音の方が遠くまで届くという事実を直感的に理解出来ない場合は、雷は近くで落ちるとバキバキっという高音が短時間だけ聞こえ、低音になればなるほど長時間聞こえるという事と、雷が遠い場合は、ゴロゴロという低音しか聞こえない事を思い出してもらえないでしょうか。