Dag Joop,

 Laat ik eens beginnen met een discussie van je sommetje: op dat punt ben ik het minst zeker van mijn zaak overigens. Ik wil hier stellen dat volgens mij de windsnelheid géén invloed heeft op de amplitude van de geluidsgolf, en daarmee ook niet op de sterkte van het geluid. Een doppler-effect mag m.i. wél verwacht worden, zodat je, benedenwinds van de bron, een ietwat lagere frequentie zou waarnemen dan bij windstilte. (dus alsof de bron in een windstille omgeving van je af zou bewegen).

Het verschijnsel waar je mee afkomt ligt op een heel ander vlak: we hebben te maken met een soort akoestische fata morgana. Refractie (buiging) van geluid dus.

In een windstille omgeving (en voor het gemak veronderstellen we even een goed absorberende ondergrond) zal een geluidsgolf zich rondom voortplanten in de vorm van een halve bol, met de bron als middelpunt. Ook al laten we demping even buiten beschouwing, de energie uitgezonden door de bron moet daardoor verder van de bron weg verdeeld worden over een steeds groter (bol)oppervlak en wordt dus steeds zwakker. 

Ik hoop dat je bekend bent met het principe van Huygens. Elk punt in een golfstelsel dat aan het trillen wordt gebracht fungeert zelf weer als bron van een trilling. Die trilling fungeert zelf weer als bron, die overal rondom zich weer andere punten aan het trillen brengt (golfjes uitzendt). Als je al die golfjes bij elkaar optelt zie je dat bekende patroon dat je ook ziet als je een steentje in het water gooit: een circulair patroon van grotere golven rondom de oorspronkelijke bron.

Stel je nou voor dat het aan de grond een beetje waait naar links, op 10 m hoogte al enkele m/s sneller, nog hoger nog sneller etc: hoe hoger boven de grond, hoe hoger de winsnelheid, een vrij normaal verschijnsel. Dit verstoort de bolvorm, het golffront krijgt op grotere hoogte een grotere horizontale snelheidscomponent



( het effect op de bovenwindse kant heb ik niet getekend, dit was al lastig genoeg).

Dan dit effect nog een stukje sterker, en met golfvectoren getekend vanaf de bron en loodrecht op de golffronten, en met een beetje grotere gradiënt in windsnelheden:



 (niet helemaal zo netjes gelukt als ik het me wenste, maar het principe is hoop ik duidelijk)

Gevolg van dit alles: de golf wordt afgebogen richting de grond. De energie uit een groter deel van het kwadrant direct rond de bron bereikt uiteindelijk je oor: je hoort een sterker geluid dan wanneer je bij windstilte zou doen.

Iets dergelijks treedt ook op in het geval van temperatuurgradiënten in de lucht, omdat de geluidssnelheid in warme lucht groter is dan in koude lucht. Tijdens een heldere nacht  kan dit makkelijk optreden, zo'n inversie met koude lucht nabij de grond en warmere lucht naarmate je wat hoger komt. Dat geeft hetzelfde effect. (NB: mist aan de grond treedt ook op bij verder heldere hemel, en bij mistig weer hoor je ook veel "verder")

Als je dus zowel een oplopende windsnelheid als een oplopende temperatuur met de hoogte hebt, versterken die twee effecten elkaar nog eens.

 Overdag komt dan het omgekeerde voor: soms zelfs zó sterk dat de golf zó sterk naar boven buigt dat je op grondniveau op zichtafstand van een stevige ontploffing de klap niet zal horen.

Google aanbeveling: sound refraction

bijv:

https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/refract/refract.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/refrac.html

(met mooiere plaatjes dan de mijne nog denk ik)

Duidelijk zo?

Groet, Jan

De sterk verschillende hoorbaarheid op grote afstand bij tegen- of meewind is een vrij bekend verschijnsel. Oplettende mensen kennen het  uit ervaring, maar de verklaring is inderdaad niet zo voor de hand liggend. Toch is die wel te vinden in boeken en op het internet, als je weet waarnaar je moet zoeken. De reactie van Van de Velde is correct, hoewel ik zijn tekeningetjes niet zo duidelijk vind. Ik heb twee bladzijden bijgevoegd uit een syllabus die ik voor een cursus heb geschreven (mijn tekeningetje zou ook beter kunnen). Erik Salomons van TNO weet heel veel van geluid en atmosfeer en heeft het veel leuker uitgelegd op http://home.kpn.nl/msalomons/geluid.html. (voor het geval de link breekt, in de bijlage een PDF met de inhoud van die webpagina)

Als je het verschijnsel begrijpt snap je ook waarom een autoweg (laag) tegen de wind in al gauw nauwelijks of niet meer hoorbaar is, terwijl een vliegtuig (hoog) hoorbaar blijft tot het geluid gewoon te zwak is geworden door de afstand. Wat trouwens ook leuk is bij een hoog overvliegend vliegtuig (en heldere hemel): doe je ogen dicht, luister goed, wijs naar het vliegtuig en doe dan je ogen open. Het vliegtuig is altijd verder...