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, Quaest. 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 Atures, 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 tweeen, en ontstaan er stukswijze echo's, die het geluid doen verflaauwen, dewijl eene 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 senecae Quaest.

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.