En una mañana fría de invierno, cuando todo está increíblemente tranquilo, es posible escuchar cualquier sonido que ocurra a grandes distancias. Es una escena típica, durante los tranquilos días de frío, pareciera que podemos escuchar sonidos más distantes que durante la época de calor.
Esto no es una casualidad. Efectivamente, tal como el sonido viaja más rápido en el aire caliente, cuando el clima está frío, el sonido puede recorrer distancias más largas. Veamos qué tiene por decir la ciencia al respecto.
La velocidad y el alcance del sonido dependen de las condiciones ambientales
Las personas hablan de la velocidad del sonido como si fuese constante. Sin embargo, la velocidad y el alcance del sonido cambian de acuerdo a las circunstancias ambientales. Para comprender esto, es necesario tener presente que el sonido se corresponde con ondas de presión basadas en el movimiento de moléculas.
Por tanto, estas moléculas pueden viajar a determinada velocidad y con alcances particulares, dependiendo de su movimiento. Por ejemplo, el sonido viaja más rápido en el agua que en el aire. No obstante, su velocidad es mayor en la madera en comparación con el agua.
Por otro lado, al hablar de la velocidad y del alcance del sonido en el aire, debemos tener en cuenta tanto la humedad como la temperatura. La humedad hace que el aire sea menos denso, lo que aumenta la velocidad del sonido.
Por otro lado, el calor hace que las moléculas del aire se muevan más rápido, lo que hace que sean más eficientes a la hora de llevar las ondas de presión provenientes del movimiento de las moléculas. Gracias a ello, durante los días cálidos, el sonido puede viajar a mayor velocidad.
El frío facilita un mayor alcance para las ondas de sonido
Al introducir una pajilla en un vaso de agua, podemos observar que esta pareciese romperse a la mitad. Esto se debe a la refracción de la luz: cuando los rayos de luz se mueven de un medio como el aire a uno como el agua, se doblan, generando esta ilusión óptica.
Específicamente, la velocidad de la luz disminuye en el agua, lo que hace parecer que la pajilla se ha roto justo en el límite entre el aire y el agua. Por su parte, cuando las ondas de sonido se mueven desde un medio más lento a uno rápido, se alejan de este límite.
Así, en los días fríos, se producen capas de aire caliente sobre el frío del suelo. Entonces, ante el frío, las ondas de sonido que, en condiciones normales saldrían en todas direcciones, se refractan en esas zonas de aire cálido.
Teniendo en cuenta que los sonidos se mueven a mayor velocidad en entornos calientes, las ondas se alejan del calor y se aproximan a la superficie fría, logrando alcanzar una mayor distancia. Por esta razón los sonidos alcanzan distancias más largas cuando hace frío.
Adicional a esto, otros factores favorecen un mayor alcance del sonido en climas fríos. Por ejemplo, la nieve absorbe el sonido, por lo que filtra pequeños ruidos que pueden interrumpir las vibraciones de otros sonidos.
En la misma línea, cuando hace frío, las personas suelen evitar salir de casa, por lo que hay menos alboroto, permitiendo que sonidos estrepitosos alcancen distancias más largas.
Referencia: Sound velocities, elastic constants: Temperature dependence. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.04.147