Феномен звенящей тишины: почему после снегопада становится подозрительно тихо

Есть у первого большого снегопада удивительная особенность. Еще вчера за окном гудели машины, слышались разговоры прохожих и привычный городской шум. А утром выходишь на улицу — и словно кто-то убавил громкость окружающего мира.

Даже знакомый двор кажется другим. Звуки становятся мягче, шаги глуше, а проезжающие автомобили будто перемещаются куда-то дальше.

И дело не только в том, что люди предпочли остаться дома. Свежий снег действительно умеет поглощать звуки. Причем настолько хорошо, что ученые сравнивают его с материалами, которые используют для шумоизоляции помещений.

На первый взгляд снег кажется обычной замерзшей водой. Но если рассмотреть его структуру, обнаружится любопытная особенность: значительную часть объема свежего снежного покрова занимает воздух. Между крошечными ледяными кристаллами остается огромное количество пустот. Благодаря этому снег получается рыхлым и пористым.

Когда звук распространяется по улице, его волны сталкиваются с разными поверхностями. От твердых стен, асфальта и бетона они хорошо отражаются. А вот свежий снег ведет себя иначе. Звуковые волны проникают в его многочисленные воздушные полости, где часть звуковой энергии рассеивается и превращается в тепло. В результате отраженный звук становится слабее.

Получается своеобразная природная акустическая панель. Только вместо специального материала, которым обшивают стены студий звукозаписи, природа использует миллионы ледяных кристаллов.

Профессор машиностроения Университета Кентукки Дэвид Херрин, изучающий акустику, объяснял, что снег по способности поглощать звуки вполне сопоставим с некоторыми промышленными шумоизоляционными материалами.

Для оценки звукопоглощения специалисты используют коэффициент от нуля до единицы. Ноль означает, что поверхность практически не поглощает звук, а единица соответствует полному поглощению.

По оценке Херрина, слой свежего снега толщиной всего в несколько сантиметров может иметь средний коэффициент звукопоглощения около 0,6 в слышимом диапазоне частот. Конечно, это не значит, что снегопад автоматически уменьшает весь уличный шум ровно на 60%. Результат зависит от толщины покрова, его плотности, частоты звука и окружающей обстановки.

Но разницу наши уши действительно способны заметить. Особенно выразительным эффект бывает после обильного снегопада, когда свежий рыхлый снег покрывает не только землю, но и тротуары, крыши, автомобили и другие поверхности.

Есть еще одна любопытная деталь: сама снежинка почти не шумит, когда приземляется. Сравните два знакомых звука. Летний ливень может так барабанить по подоконнику, что приходится повышать голос. А густой снегопад за окном иногда вообще невозможно услышать.

Всё объясняется физикой. Дождевые капли обычно тяжелее снежинок и падают с большей скоростью. Поэтому при столкновении с крышей, землей или стеклом они передают поверхности больше энергии и вызывают заметные колебания.

Специалисты NASA приводили интересное сравнение: у типичной дождевой капли кинетическая энергия может быть почти в сто раз больше, чем у типичной снежинки. Отсюда и разница. Дождь энергично стучит по всему, что встречает, а снег опускается гораздо деликатнее.

Правда, если вместо пушистых хлопьев с неба летит мокрый снег с ледяной крупой, о полной тишине можно забыть.

Свежевыпавший снег состоит из множества ледяных кристаллов с воздушными промежутками. Но постепенно снежинки оседают, деформируются и уплотняются. Если начинается оттепель, снег частично тает. Затем температура опускается, вода замерзает, и на поверхности появляется твердая ледяная корка.

Такая поверхность уже не похожа на мягкую губку. Она становится плотной и гладкой, поэтому гораздо лучше отражает звуковые волны. И тогда возникает почти противоположный эффект: звуки могут казаться более четкими и распространяться дальше.

Национальный центр данных по снегу и льду США отмечает, что в определенных условиях в арктических районах разговоры можно услышать даже на расстоянии нескольких километров. Правда, здесь работает не только снег. На распространение звука влияют температура воздуха, ветер и расположение теплых и холодных воздушных слоев.

Здесь возникает забавное противоречие: снег прекрасно приглушает окружающие звуки, но сам способен скрипеть так, что шаги слышны за несколько метров. Дело в том, что при ходьбе мы сжимаем снежный покров. Крошечные ледяные зерна смещаются, трутся друг о друга, а некоторые разрушаются. При низкой температуре этот процесс сопровождается характерным хрустом.

Чем крепче мороз, тем заметнее может быть скрип сухого снега. А во время оттепели снежная масса становится влажнее и обычно звучит совсем иначе. Получается, снег одновременно умеет поглощать звуки окружающего мира и создавать собственный зимний саундтрек.