Звук и ветер

В отсутствие ветра звуковая энергия, излучаемая точечным источником звука (рис. 90), распространяется во все стороны одинаково, т. е. изотропно. Поток энергии в единицу времени сквозь поверхность единичной площади на сфере радиуса \(L\) с центром в точке \(A\) равен мощности источника звука, делённой на \(4\pi L^2\).

Когда дует ветер, звук «сносится» в сторону, противоположную направлению от источника на микрофон. В этом случае удобно перейти в систему отсчёта, связанную с движущимся потоком воздуха. Поскольку по условию задачи ветер не вносит завихрений, то в этой системе отсчёта распространение звука из точки \(A\) также изотропно и поток энергии в единицу времени сквозь единичную площадку на сфере радиуса \(l\) также обратно пропорционален \(l^2\). Расстояния в системе отсчёта, движущейся с постоянной скоростью \(v\), и неподвижной системе отсчёта связаны соотношением \[l = L\dfrac{c}{c - v}.\] Относительное изменение мощности звуковой энергии, поглощаемой микрофоном, равно \[\left(\dfrac{L}{l}\right)^2 = \left(\dfrac{c - v}{c}\right)^2 \approx 0{,}9.\]