音速以上の風の中で音は聞こえるの？

質問

海王星では約４００ｍ/秒の風が吹いていると聞きました。

これは音速以上ですが、この風の中で風下の音を、風上の人が聞くことは可能でしょうか？

また、風上からの音は風下の人に、どのように聞こえるのでしょうか？

高校物理レベルで理解できるご回答をお願いします。

回答No.3

basil

結論から言うと、条件不足のため結論が出ません。

質問内の条件を整理します。
　１）観測地は海王星である。
　２）風速 約４００ｍ/秒の風が吹く
　３）音の発信源は観測者より風下方向にある。
この条件を言い換えると...
　Ａ）音を伝達する媒体は海王星上の気体である。
　Ｂ）音を伝達する媒体と観測者との相対速度は
　　　約４００ｍ/秒である。
となります。
しかし、これだけでは結論を導くのに条件不足です。
他に、媒体が音を伝達する速度が必要です。
yuji69さんは音速を地球上の気体成分＆温度＆気圧等で
考えられているようですね。
わたしは海王星の大気を媒体として音を伝達した場合、
どの程度の速度で伝わるかの案がありません。

仮に地球上と同じと考えた場合、
音速は通常４００ｍ/秒よりも遅いので
発生した音は媒体上を伝わる際に
媒体の進む速度を越えられず、
観測者までは届きません。
つまり、音は聞こえません。
たとえば、流れの速い川の流れに
石を投げ込んだとします。
石によって起こった波紋は速い流れに流されて
上流方向に伝わることはありません。

また、風上方向で発生した音波は
媒体の速度の分、速く伝わります。
音源と観測者との距離は一定ですので
ドップラー効果などは起こりません。
音の発生から観測までの時間が早くなるだけです。
上と同様に川で例えると、
上流で発生した波は下流の観測者まで届くでしょう。
しかも、流れの速さの分
届くまでの時間が短くなります。