als de wind uit het oosten komt horen wij de trein in de verte goed, maar als het windstil is vaak nog veel beter; hoe komt dat?

Op zich is de windsnelheid van bijvoorbeeld vijf meter per seconde verwaarloosbaar klein ten opzichte van de snelheid van het geluid zelf, die bij 330 meter per seconde in de buurt zit.

Maar bij enige wind waait het (zeker ’s nachts) op kerktorenhoogte veel harder dan op anderhalve meter boven de grond. Dat komt altijd al door afremming door bomen, struiken, huizen, maar ’s nachts is dat effect veel sterker, want dan koelt bij heldere hemel het warmte uitstralende aardoppervlak af, en dan wordt de lucht op oorhoogte mee afgekoeld, terwijl de lucht op kerktorenhoogte niet mee afkoelt (want die strijkt niet over iets dat warmte kan uitstralen). Je krijgt zodoende een relatief dichtere en dus zwaardere koude “plaklaag” dicht bij de grond, die zich door het iets hogere gewicht nu niet meer laat mengen met de lucht op kerktorenhoogte.

In die situatie lijkt het op de grond ’s nachts windstil. Maar boven kerktorenhoogte waait het nog net zo snel als het overdag heeft gewaaid. Want de wind op kerktorenhoogte wordt veroorzaakt door gebieden van hogedruk en lagedruk en die houden ’s nachts niet op met wind te veroorzaken! De geluidsgolven van een trein in de verte bewegen op kerktorenhoogte door de daar minder koude lucht sneller, en ze worden in de daar nog wel naar de luisteraar toe bewegende lucht ook nog eens enigszins over de geluidsgolven op oorhoogte heen getrokken. Het golffront kantelt voorover en de geluidsgolven worden (net als lichtstralen bij een fata morgana) door deze twee effecten geconcentreerd naar de oren van luisteraars op enkele kilometers afstand afgebogen.

Is er echter meewind die aan de grond ook nog merkbaar is, dan ontbreekt blijkbaar het effect van de warmere lucht met daardoor snellere geluidvoortplanting bovenop een stilliggende koude plaklaag. Dit kan bijvoorbeeld doordat het bewolkt is (geen sterke nachtelijke uitstraling, cq de uitstraling wordt door de wolken grotendeels teruggekaatst). Het opvallend ver de trein nog horen komt nu alléén door het voorover kantelen van het golffront voorzover dat door het iets snellere geluidstransport ontstaat door de sneller bewegende lucht op kerktorenhoogte. Er is dus meewind maar het horen van verre treinen is minder opvallend, want het fata morgana effect door een warmere luchtlaag is nu afwezig.

Toegevoegd na 34 minuten:
Ik illustreerde het effect van windstilte door de klassieke nachtelijke temperatuurinversie, maar voor de volledigheid: temperatuurinversie met windstilte kán ook overdag voorkomen.