दिवसाच्या तुलनेत रात्रीच्या वेळी दूरवरून येणारा ध्वनी अधिक स्पष्ट आणि जास्त अंतरापर्यंत ऐकू येतो. भौतिकशास्त्राच्या नियमांनुसार यामागील अचूक कारणे कोणती? (a) रात्री जमिनीलगतची हवा थंड (दाट) आणि वरची हवा तुलनेने उष्ण असल्याने ध्वनी लहरींचे जमिनीच्या दिशेने अपवर्तन (Refraction) होते. (b) रात्रीच्या वेळी वातावरणात निर्माण होणारे तापमान व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) ध्वनी लहरींचा हवेतील उर्ध्वगामी अपव्यय रोखते. (c) रात्री हवेतील संवहनी प्रवाह (Convection currents) शांत असतात आणि सभोवतालचा ध्वनी प्रदूषण/आवाज कमी असतो.
EN
Compared to daytime, sound travels much farther and is heard with greater clarity during the night. According to physics, what are the primary scientific reasons for this phenomenon?
(a) At night, the air near the ground is cooler (denser) while higher air layers are warmer, causing downward refraction of sound waves towards the Earth.
(b) Temperature inversion occurring at night prevents upward dispersal of acoustic energy into the atmosphere.
(c) Nighttime atmospheric convection currents subside and ambient background acoustic noise is significantly lower.
✅ योग्य उत्तर पर्याय (४) आहे.
🔹 भौतिकशास्त्रीय विश्लेषण:
•
ध्वनीचा हवेतील वेग तापमानाच्या वर्गमुळाशी समप्रमाणात असतो ($v \propto \sqrt{T}$). गरम हवेत ध्वनीचा वेग जास्त असतो आणि थंड हवेत कमी असतो.
•
दिवसा: जमीन तापल्यामुळे जमिनीलगतची हवा गरम (विरळ) असते आणि वरची हवा थंड असते. त्यामुळे ध्वनी लहरी जमिनीपासून वरच्या दिशेने वळतात (अपवर्तित होतात), ज्यामुळे दूरवर आवाज पोहोचत नाही.
•
रात्री (तापमान व्युत्क्रमण - Temperature Inversion): जमीन उष्णता प्रारणाने लवकर थंड होते, ज्यामुळे जमिनीलगतची हवा थंड व दाट बनते आणि वरच्या थरातील हवा तुलनेने उबदार राहते.
•
वर जाताना ध्वनीचा वेग वाढत असल्याने ध्वनी लहरी विरळ माध्यमातून दाट माध्यमाकडे वाकतात, म्हणजेच जमिनीच्या दिशेने खाली अपवर्तित (Refracted downwards) होतात.
•
याशिवाय रात्री संवहनी हवेचे प्रवाह शांत असतात आणि वातावरणीय पार्श्व आवाज (Background noise) नगण्य असतो.
•
त्यामुळे वरील तिन्ही (a, b आणि c) कारणे संयुक्तपणे ध्वनी दूरवर पोहोचण्यासाठी कारणीभूत ठरतात.
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
•
ध्वनीच्या अपवर्तनाचे हे अभिजात उदाहरण आहे. हवेतील कोरड्या हवेमध्ये ०°C तापमानाला ध्वनीचा वेग ३३२ मी/सेकंद असतो, तर २२°C ला तो सुमारे ३४४ मी/सेकंद असतो.
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
✅ Correct Answer: Option (4)
🔹 Physical Principles & Wave Acoustics:
•
Sound velocity in air is directly proportional to the square root of absolute temperature ($v \propto \sqrt{T}$). Sound travels faster in warmer air and slower in colder air.
•
Daytime: Solar radiation heats the ground; air near the surface is warm and less dense, while upper air layers are cooler. Sound waves refract upward away from the ground, diminishing ground-level audibility.
•
Nighttime (Temperature Inversion): Radiative cooling cools the Earth's surface rapidly. The layer of air adjacent to the ground becomes colder and denser than the warmer air aloft.
•
As the upper wave-fronts travel faster in the warmer upper air, the sound ray bends continuously downward toward the ground (Downward Refraction), acting as an atmospheric acoustic waveguide.
•
Furthermore, vertical convective air turbulence subsides at night and ambient cultural background noise is minimized.
•
Hence, statements (a), (b), and (c) are all scientifically valid.
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
•
This is a classic exam question on the refraction of sound. Remember that sound speed in dry air at 0°C is 331–332 m/s, increasing by approximately 0.6 m/s for every 1°C rise in atmospheric temperature.