そもそも音というのは、周りにある空気を振動させて波となって伝わってきます。

波というと、上の横波を想像するかもしれませんが、音が伝わる時は下の縦波となって伝わっていきます。

この波が耳の中の鼓膜を振動させることによって、音が聞こえるのです。

では、なぜ他の季節と比べて冬は遠くまで音が届くのでしょう？

空気中で音が伝わる速さというのは、温度が高くなるほど音は速く伝わります(＝音速は速くなる)。

その理由を説明していきます。
まず、気温が高く、空気中の温度が高い方が空気分子が激しく動き回るので、隣の分子に波を伝達するのが速くなります。逆に、気温が低く、空気中の温度が低ければ、隣の分子への伝達は遅くなるためです。

では、伝わる速さと伝わる距離って関係あるの？
もちろんあります。もう少しイメージしやすいように、昼と夜で考えてみます。

昼と夜を比べた時に夜のほうが音がよく聞こえるのですが、それは単に周りが静かになったからだけではありません。

昼間は太陽光によって地表が暖められ、上空に行くほど温度が低くなります。逆に夜は放射冷却などで地表が冷やされ、上空が暖かくなります。

では次に昼と夜の屈折の仕方を表した図をご覧ください。
地上付近が暖かい昼の場合、最初は緩やかな屈折ですが、徐々に角度がきつくなり、音は上空に逃げていきます。しかし、地上付近が冷たい夜の場合、段々と緩やかな屈折となるため、遠くまで音が届いています。

つまり、1日の中で比べれば昼より夜、季節の中で比べれば夏より冬の方が音は遠くに届くのです。

今回は温度に焦点をあてて紹介しましたが、もちろんそれだけではなく、風や空気による音の吸収など様々な要因も関係しています。

普段何気なく耳にしている音も、聞く時間や季節によって少しずつ変化しているので、周りの音を楽しみつつ、新たな発見をしてみるのも楽しいかもしれません。