over de meerdere sterkte die het geluid bij nacht dan bij dag heeft.

(Door den Heer a. von humboldt.)

De kennis van vele natuurverſchijnſels wordt bevorderd door naauwkeurige metingen of door onmiddellijke proefnemingen aan dezelve; andere daarentegen worden zoo gewijzigd door bijkomende omſtandigheden, of ondergaan zulk eene medewerking van ſtorende oorzaken, dat zij niet te verklaren zijn dan door nadenken en uit analogie.

Tot de eerst genoemde verſchijnſels behooren de met de afſtanden van den evenaar verminderende grootte der magnetiſche krachten, de verandering van de temperatuur der lucht, de geſteltenis van derzelver elektriciteit boven in den dampkring, enz.

In de andere ſoort van werking is begrepen al wat in verbindtenis ſtaat met de ongezondheid van den dampkring, al wat in deszelfs ongenaakbare hoogten voorvalt, de vorming van de wolken en van den hagel, het beſtaan van dampen in blaasjes, in temperaturen beneden het vriespunt, het geraas van den donder, en het toenemen der elasticiteit door ontwikkeling van warmte bij die verdikking, welke met de voortplanting van het geluid ontſtaat, enz.

Toen men in de Natuurkunde nog niet die ſtrenge methode volgde, waaraan men de groote ontdekkingen van den laatſten tijd te danken heeft, bleef alles, wat zich niet naauwkeurig en onmiddellijk meten liet, een ſpel van gewaagde en onbepaalde onderſtellingen.

Men bedacht toen niet, dat men door eene naauwkeurige wikking der ſtorende oorzaken en door afſcheiding van hetgeen bij verſchijnſels, die zich als onverklaarbaar voordeden, door bijkomende omſtandigheden bewerkt wordt, van het onbekende tot het bekende geraken kan, en dat natuurwetten niet alleen door beſchouwingen, gegrond op eene mathematiſche analyſis, maar ook door de analogie van ervaringen en onmiddellijke metingen kunnen ontdekt worden.

Onze natuurkundige boeken bevatten nog geene opgaven van hetgeen de ſterkte der geluiden bij nacht doet toenemen.

Het lust mij te beproeven, of ik die toeneming verklaren kan uit de nieuwſte onderzoekingen nopens de geluidsgolven; maar eer ik van de oorzaken der gezegde werking ſpreek, moet ik de bepalingen, waarmede ik mij dezelve voorſtel, opgeven.

Reeds de Ouden wisten, dat de geluiden ’s nachts in ſterkte toenemen.

Aristoteles ſpreekt daarvan in zijne Problemata, (Sect. 11, Quæst. 5, §. 33), en plutarchus in zijne Zamenſpraken (Sympoſiac. L. 8, C. 3.)

Het ſpreekt van zelf, dat hier alleen in aanmerking komt die nachtelijke verſterking van het geluid, welke plaats heeft bij ſtilte van wind.

Het is mij voorgekomen, dat in de heete luchtſtreek de nachtgeluiden op de vlakten meer in ſterkte de geluiden van den dag overtreffen, dan op den rug der Andes, ter hoogte van 3000 metres of ellen boven de zee, en meer ook in de lage gewesten van de binnendeelen van het vaste land, dan op de zee ver van land.

Het ſpreekt van zelf, dat hier alleen bedoeld worden de verſchillen tusſchen de nacht- en daggeluiden van dezelfde of althans even hooge plaatſen; want dat het geluid verflaauwt naar mate van zijne verheffing in den dampkring, wordt ſinds lang volgens eene mathematiſche theorie geleerd; en de Heer poisson is daardoor tot het merkwaardig reſultaat gekomen, dat de ſterkte van het geluid, om het even of hetzelve van boven naar beneden of omgekeerd, loodregt of in ſchuinſche rigtingen voortgaat, altijd alleen afhangt van de digtheid van die laag van lucht, waarult hetzelve voortkomt.

Zie Journal de l’Ecole Polytechnique, T. 7. P. 328.

Ik heb dit denkbeeld verkregen door te vergelijken het geraas van den vulkaan Guacamayo met dat van den Catopaxi, daar ik beide deze vulkauen zoowel bij dag, als ’s nachts, den eerſten op eene bergvlakte tusſchen de ſtad Quito en de landhoeve Chillo, en den anderen op de Zuidzee, 50 Franſche mijlen van de Peruaanſche kust hoorde.

De brullingen van de vulkanen der Cordillera’s volgen elkander’ doorgaans met veel gelijkmatigheid om de vijf minuten op; zij zijn van geene over den rand van den krater zigtbare uitbarſtingen vergezeld, en luiden nu eens als ver af zijnde donder, dan cens als herhaalde ſchoten van zwaar geſchut.

Het zou belangrijk zijn, in landen, welker grond gedurende den winter met ſneeuw bedekt is, in de nabijheid van eenen waterval te onderzoeken, of niet de nachtelijke toeneming van het geluid ’s winters geringer is, dan wanneer die grond ’s zomers geheele dagen ſterk van de zon verhit wordt.

Op de vlakte, die zich om het dorp Aturès, waar zendelingen wonen, uibreidt, is het geraas van de watervallen van den Oronoco, ofſchoon er deze meer dan eene Franſche mijl van af zijn, nog zoo ſterk, dat men zich daar verbeeldt, digt bij de branding van eene rotsachtige kust te zijn. Dir geluid is bij nacht driemaal ſterker dan bij dag, en men hoort hetzelve in de eenzame omſtreek met eene onbeſchrijfelijke verrukking.

Wat nu mag wel de oorzaak zijn van dit ſterker worden van het geluid in eene zoo geheel onbebouwde landſtreek, waar de ſtilte door geenerlei andere werking in de natuur ſchijnt te worden afgebroken?

Verlaging van temperatuur doet de ſnelheid van het geluid niet toemaar afnemen.

De ſterkte van hetzelve vermindert bij tegenwind, bij verdunning der lucht, en in de hooge dampkringsgewesten, waar de deeltjes der trillende lucht in elken geluidſtraal minder digt en elastiek zijn; droogte en vochtigheid daarentegen van de lucht hebben geenen invloed op de ſterkte van het geluid; maar in koolzuurgas is dezelve minder, dan in eene uit ſtikgas en zuurſtofgas gemengde middelſtof.

Ziedaar al de met eenige zekerheid bekende daadzaken, die hier in aanmerking komen.

Men zal uit dezelve bezwaarlijk de werking kunnen verklaren, welke hier onderzocht wordt; eene werking intusſchen, die men ook in Europa bij iederen waterval kan opmerken, en die een zendeling en de Indianen van Atures reeds lang voor mijn bezoek van dat dorp met bevreemding aangehoord hadden.

De temperatuur is daar ’s nachts 3 graden van den honderddeeligen thermometer lager dan bij dag; de zigtbare vochtigheid neemt er tegelijk toe, en de damp, die den waterval bedekt, wordt dikker.

Maar, gelijk ik reeds gezegd heb, de hygroskopiſche geſteldheid van de lucht heeft geenen invloed op de voortplanting van het geluid, en de ſnelheid van hetzelve vermindert, naar mate de lucht kouder wordt.

Men zou kunnen denken, dat in deze onbevolkte oorden het gebrom en geſnor van de inſekten, het kwinkeleren der vogels, en het geruisch van de bij den minſten wind bewegende bladen gedurende den dag een geraas zamenſtellen, dat, uit hoofde van zijne eentoonigheid, niet opgemerkt wordt, maar het oor echter aanhoudend vult, en daardoor den indruk van een ſterker geraas verzwakt, tot dat de vogels en de inſekten zoowel, als de lucht, na het vallen van den nacht in rust geraken.

Maar deze bedenking is, hoe gegrond men dezelve, in het algemeen genomen, ook moge achten, niet toepasſelijk op de wouden aan den Oronoco.

De lucht is daar aanhoudend vol van eene ontelbare menigte moskieten, en het gebrom van de inſekten veel ſterker bij nacht dan bij dag, terwijl men er zelden, en niet, dan na het ondergaan van de zon, wind gewaar wordt.

Ik ben veeleer van gevoelen, dat de zon den voortgang en de ſterkte van het geluid tegenwerkt, terwijl de grond op de eene plaats heeter wordt dan op de andere, en hieruit luchtſtroomen, die in digtheid verſchillen, en ſtukswijze golvingen ontſtaan.

In eene ſtille lucht, hetzij dat dezelve droog of gelijkvormig met damp, in blaasjes bevat, vervuld is, gaan de geluidsgolvingen gemakkelijk voort.

Maar wanneer er kleine luchtſtroomen, die warmer zijn, dan de hen omringende lucht, in velerlei rigtingen door den dampkring gaan, dan verdeelen zich de geluidsgolven overal, waar de digtheid van de middelſtof plotſeling verandert, in tweeën, en ontſtaan er ſtukswijze echo’s, die het geluid doen verflaauwen, dewijl ééne van deszelfs golven in zich zelve terug keert.

Voor zulk eene verdeeling der geluidsgolven heeft ons de Heer poisson onlangs met de hem eigene ſcherpzinnigheid de theorie geleverd.

Men heeft het dan, naar mijn inzien, niet daarvoor te houden, dat de opgaande beweging der luchtdeeltjes in den bij dag oprijzenden luchtſtroom en in kleine ſchuinsch klimmende ſtroomen, de voortplanting der geluidsgolven al ſtootende hindert.

Een ſtoot regen de oppervlakte van eene vloeiſtof moet kringvormige golven om het middelpunt van den ſtoot doen ontſtaan, al is de vloeiſtof in beweging; verſcheidene ſoorten van golven kunnen zich, in de lucht zoowel, als in het water doorkruiſen, zonder elkander’ in hunne verbreiding te hinderen, en kleine bewegingen gaan over elkander heen; de ware oorzaak van de mindere ſterkte, die het geluid bij dag heeft, ſchijnt te zijn het gebrek aan gelijkheid, dat er dan in de elastieke middelſtof heerscht.

Op alle plaatſen van eenen ongelijkmatig verwarmden grond, waar zich de lucht in kleine, meer dan de haar omringende deelen, verwarmde ſtrooken verheft, heeft eene plotſelinge verandering in de digtheid plaats; en overal, waar lagen of ſtrooken lucht van verſchillende digtheid, onderling in aanraking zijn, verdeelen zich de geluidsgolven, even als de lichtſtralen, die gebroken worden, en vormen eene ſoort van opdoeming of tilling (mirage).

Aan de geluidsgolven zoowel, als aan de lichtgolven worden, altijd als zij zich door middelſtoffen van eene ongelijke digtheid verbreiden, twee werkingen te gelijk voortgebragt; verandering namelijk in de rigting dier verbreiding, en verdooving van het licht en van het geluid.

De terugwerping, die bij elke breking ontſtaat, vermindert de ſterkte van het licht; en even zoo veroorzaakt de deeling van de geluidsgolf op plaatſen, waar de digtheid van de lucht plotſeling verandert, ſtukswijze echo’s, en het gedeelte van de golf, dat in zich zelve terug keert, kan bij zeer zwakke geluiden niet gehoord worden.

Bij de opdoeming (mirage) met dubbelde beelden is altijd het beeld, dat door breking digtst bij den grond ontſtaat, flaauwer dan het andere.

Lagen lucht, die onderling zeer in digtheid verſchillen, kunnen zoo met elkander’ afwisſelen, dat de aanvankelijke rigtingen van den lichtſtraal en van den geluidſtraal niet veranderen, maar de ſterkte van het licht en van het geluid wordt dan niettemin zeer verminderd.

’s Nachts wordt de oppervlakte van den grond verkoeld; de met zand of gras bedekte plaatſen nemen gelijke temperaturen aan, en de nu koudere lucht heeft geene warmere in loodregte of ſchuinſche ſtrooken opklimmende gedeelten meer.

In zulk eene meer gelijk gewordene vloeiſtof plant zich de geluidsgolf met minder hindernis voort, en neemt de ſterkte van het geluid toe, omdat de verdeelingen der geluidsgolven en de ſtukswijze echo’s minder worden.

Om eenig nader inzigt te geven van de oorzaak, die zulke ſtroomen van lucht in de warmſte deelen van dezelve doet ontſtaan, wil ik uit het historisch berigt van mijne reis eenige waarnemingen mededeelen, die ik tusſchen de keerkringen gedaan heb.

Op de Llanos of ſteppen van Venezuela had het zand ’s namiddags te 2 ure eene warmte van 52, 5° en zelfs eenige malen van 60° C (48° R.), terwijl de temperatuur van de lucht in de ſchaduw van eenen Bombax ſlechts 36, 2°, en in de zon, 18 duimen boven den grond, 42, 8° C. bedroeg.

’s Nachts was de warmte van het zand verminderd tot op 28°, dus meer dan 24°, verminderd.

Om de watervallen van den Oronoco is de grond met gras bedekt, en wordt bij dag ſlechts tot op 30° C verwarmd, terwijl de warmte van de lucht 26° is; maar de gelijktijdige verwarming van den hier in eene aanmerkelijke uitgebreidheid boven liggenden graniet vermeerderde tot 48° C. lk heb eene groote menigte foortgelijke waarnemingen bekend gemaakt in mijn berigt van de metingen en waarnemingen, die ik te Cumana over de opdoeming te zelfden tijde gedaan heb, waarmede zich de Heer wollaston in Engeland bezig hield.

Is de oorzaak, die de ſterkte van het geluid ’s nachts doet toenemen, waarlijk zulk eene, als ik hier voorgeſteld heb, dan behoeft men zich niet te verwonderen, dat die toeneming tusſchen de keerkringen grooter in de binnenlanden dan op de ver van land liggende deelen der zee, grooter op de vlakten, dan op den rug van de Cordillera’s is. De oppervlakte van de omtrent den evenaar vloeijende deelen der zee, wordt gelijkmatig van de zon verwarmd en niet boven 29° C, terwijl de oppervlakte van het onder dezelfde parallellen gelegene vaste land wegens zijne velerlei kleuren en ſtoſſen, die de eene meer de andere minder warmteſtralen uitſchieten, temperaturen aanneemt van 30 of meer tot 52° C. Tusſchen de keerkringen blijft de grond gedurende den nacht warmer dan de lucht.

In de gematigde luchtſtreken daarentegen wordt de grond in ſtille en heldere nachten 4 of 5° C. kouder dan de lucht, en bevindt men dan de temperatuur, naarmate van de hoogte boven den grond, toenemende tot bij eene verheffing van 50 of 60 voeten, waarom ook de aardſche ſtraalbuiging hier menigen nacht bijna even zoo ſterk is als bij dag.

Horizontale opeen liggende en in digtheid onderling verſchillende lagen van lucht zijn er altijd; maar de luchtſtrooken, die wegens hare meer dan in de omliggende deelen verhoogde temperatuur, in den dampkring oprijzen, zijn bij nacht zeldzamer dan bij dag.

Op de onder den evenaar liggende deelen der Andes bedraagt, op hoogten van 3000 metres, de gemiddelde luchtstemperatuur flechts 14° C. en wordt de grond zelfs bij dag niet aanmerkelijk verhit wegens de uitſtraling der warmte naar eenen onbewolkten hemel door eene zeer drooge en zuivere lucht.

Doch genoeg van zulke plaatſelijke omſtandigheden, daar ik flechts des nachts toenemende ſterkte der geluiden in het algemeen poogde te verklaren nit de theorie der geluidsgolven en derzelver verdeeling.

De eenige eerſte oorzaak van dit een en ander is dat zelfde ontbreken van homogoniteit of gelijke digtheid in de loodregte luchtkolommen van den dampkring, waardoor, volgens arago’s vernuftige toepasſing van zekere lichtkundige gronden, het meer of minder fonkelen der vaste ſterren te weeg gebragt wordt.

Men weet daarenboven, dat de voortplanting van het geluid eene merkelijke verandering ondergaat, als men in eenen aan het eene end digten cilinder eene laag waterſtofgas boven eene laag van dampkringslucht laat oprijzen.

Aristoteles ſchijnt de oorzaak van de werking, waarvan hier gehandeld is, min of meer ingezien te hebben, daar hij in zijn uitmuntend boek, dat den naam van Problemata draagt, op de vraag, „waarom hoort men het geluid beter in den nacht?” antwoordt: „dewijl er meer rust is, wegens de afwezigheid van het heetſte, welke afwezigheid alles ſtiller en meer lijdend maakt, terwijl de zon het beginſel van alle beweging is.”

Over het geheel heeft men in dit Werk van den Wijsgeer van Stagira te bewonderen eene menigte juiste, en dikwijls fijne waarnemingen betreffende den dauw, de oorzaken der opdoeming, de leiding der warmte door de metalen en door de asſche, de hoogte der wolken als uitwerkſel van oprijzende luchtſtroomen, enz.

Want hoe gebrekkig over het geheel de Natuurkunde der Ouden was, en hoe zij vooral de proefondervindelijke leerwijze misten, behoeft naauwelijks herinnerd te worden.

De zoo even uit aristoteles aangehaalde vraag komt noch bij aristoxenes, in zijn boek ever de muzijk, noch in senecæ Quæst.

Natur, noch bij theophylactus, maar wel bij plutarchus voor, (Edit.

Paris.

1624, T. 2, P. 721.)

De natuuronderzoeker, dien deze ſchrijver het eerst zijn gevoelen over dit onderwerp laat voorſtellen, beweert, dat de koude van den nacht de lucht ſtremt en dikker maakt, en dat men het geluid bij dag ſlechter dan bij nacht hoort, dewijl er bij dag minder ledige ruimten zijn.

De tweede ſpreker wil van deze ledige ruimten niet weten en ſtelt met anaxagoras, dat de zon de lucht op den dag in eene trillende en ſlaande beweging brengt, en dat men ’s daags ſlecht hoort, wegens de menigte ſtofjes, die dan in de lucht ſisſen en murmelen, maar ’s nachts niet, dewijl dan de zoo even genoemde beweging niet geſchiedt.

„Men moet echter,” zoo omtrent gaat de hier aangehaalde ſpreker voort, „van anaxagoras in zoo verre verſchillen, dat men, dat geluid der kleinſte ligchaampjes niet in aanmerking nemende, het onderſcheiden gehoor verklaarbaar acht uit derzelver trilling en verdere beweging.

De beweging der lucht neemt altijd iets mede van de ſtem, doet altijd eenige afbreuk aan derzelver ſterkte en zwaarte.

De zon brengt alles, tot de kleinſte luchtdeeltjes in beweging; alles wekt, alles roert die dagvorst zoodra hij verſchijnt.

De bewoners van de Alpen en van de Andes houden de buitengewone verſterkingen van het geluid voor onbedriegelijke voorſpellingen van ophanden zijnde weersveranderingen.

„Het zal regenen,” zeggen zij, „dewijl zich het geruisch der ſtroomen als nader bij, dan gewoonlijk, laat hooren.”

De Heer de luc heeft dit uit verandering en de drukking der lucht door het barſten van eene vergroote menigte luchtblaasjes tegen de oppervlakte van het water pogen te verklaren.

Maar deze verklaring is niet natuurlijk genoeg.

Overigens wil ik hier ſlechts opmerkzaam maken op de analogie tusſchen dit voorteeken en dat van eene verminderde verflaauwing van het licht.

De bergbewoners voorſpellen ander weer, als de ſneeuwbergen bij eene kalme lucht nader bij ſchijnan, dan gewoonlijk, en zich derzelver omtrekken met eene buitengewone ſcherpte tegen het blaauwe hemelgewelf vertoonen.

Wat er nu moge zijn van de luchtsgeſteldheid, die deze werkingen veroorzaakt, het is voorzeker belangrijk, in dezelve een nieuw punt van overeenkomst tusſchen de geluidsgolven en de lichtgolven te vinden.