После сильного снегопада улица кажется необычно тихой, потому что свежий рыхлый снег поглощает часть звуковой энергии и хуже отражает звук, чем асфальт, бетон или замёрзшая земля. Между снежными кристаллами остаётся множество воздушных пор. Звуковая волна проникает в них, ослабевает и возвращается к слушателю менее интенсивной.
Как звук распространяется над землёй
Звук представляет собой колебания давления, которые распространяются в воздухе. Когда работает двигатель, закрывается дверь или человек разговаривает, источник создаёт звуковые волны. Основы этого процесса описаны в статье об энергии звуковых вибраций.
До слушателя звук приходит не только напрямую от источника. Часть волн отражается от земли, стен, крыш и других поверхностей. Прямой и отражённый звук складываются, поэтому твёрдое окружение делает некоторые шумы более заметными. Особенно хорошо звук отражают плотные и сравнительно гладкие материалы: бетон, лёд, камень и асфальт.
Этим отражением занимается акустика – раздел физики, изучающий возникновение, распространение и восприятие звука.
Почему свежий снег похож на звукопоглотитель
Снежный покров не является сплошной плитой льда. Свежевыпавший снег состоит из кристаллов и большого количества воздуха между ними. Такая структура напоминает пористые звукопоглощающие материалы, например волокнистые панели или пену с открытыми порами.
Когда звуковая волна входит в снежный слой, воздух внутри узких извилистых каналов начинает колебаться. Его движение тормозится возле поверхности ледяных зёрен. Возникают очень небольшие потери на трение и теплообмен, в результате которых часть энергии звука превращается в тепло.
Каждая отдельная потеря ничтожна, но в глубоком рыхлом слое волна проходит через множество пор. Поэтому наружу возвращается меньше энергии, чем от твёрдой поверхности.
Снег не блокирует звук полностью. Он главным образом уменьшает отражение от земли. Прямой звук от близкого источника по-прежнему слышен, но исчезает часть отражённых волн, которые раньше усиливали общий шум.
Почему особенно тихо сразу после снегопада
Лучше всего звук поглощает свежий, лёгкий и пористый снег. В нём много связанных воздушных промежутков, а поверхность остаётся неровной и рыхлой.
Со временем снежинки меняют форму. Под действием собственного веса, ветра, перепадов температуры и хождения снег уплотняется. Кристаллы соединяются, поры уменьшаются, а верхний слой может покрыться твёрдой коркой.
Плотный снег обычно поглощает звук хуже свежего. Ледяная корка способна отражать волны почти как другая твёрдая поверхность. Поэтому характерная тишина после снегопада может исчезнуть ещё до полного таяния снега.
Снежный покров постепенно изменяется и при многолетнем накоплении. Под давлением новые слои уплотняют нижние, пока снег не превращается в фирн и лёд. Этот процесс рассматривается в статье о том, где и как образуются ледники.
Одинаково ли снег приглушает все звуки
Поглощение зависит от частоты звука, толщины слоя, плотности снега и строения его пор. Рыхлый снег особенно заметно уменьшает многие средние и высокие частоты. Поэтому слабее слышатся шорохи, отдельные щелчки, шаги и часть дорожного шума.
Низкочастотный гул с большой длиной волны может распространяться дальше и приглушаться слабее. Именно поэтому после снегопада иногда хорошо слышен далёкий двигатель, хотя близкие мелкие звуки кажутся необычно тихими.
Эффект также зависит от толщины покрытия. Тонкий слой, сквозь который выступает твёрдая поверхность, влияет на звук меньше, чем глубокий равномерный снег.
Заглушают ли звук падающие снежинки
Основную роль обычно играет уже лежащий на земле снежный покров, а не отдельные снежинки в воздухе. Расстояния между падающими хлопьями слишком велики, чтобы они работали как сплошная звукоизоляция.
Однако сам снегопад меняет окружающую обстановку. Снег покрывает дороги, крыши, ветви и другие отражающие поверхности. Одновременно ветер может ослабнуть, а движение людей и транспорта уменьшиться. Эти обстоятельства усиливают впечатление тишины, хотя главным физическим механизмом остаётся поглощение и ослабление отражённого звука рыхлым снежным слоем.
Снежинки появляются в облаках как один из видов атмосферных осадков, но звукоизоляционные свойства возникают главным образом после их накопления в пористом покрове.
---
Свежий снег делает улицу тише не потому, что создаёт вокруг неё непроницаемую оболочку. Его рыхлая пористая структура поглощает часть звуковой энергии и не позволяет земле хорошо отражать волны. После уплотнения или образования ледяной корки этот эффект становится слабее.
