浅谈次声波及其应用

浅谈次声波及其应用

常言道：“未见其人，先闻其声。”但自然界有与其恰恰相反的现象。如蜜蜂采蜜时有嗡嗡的声音，而蝴蝶在花丛中飞舞时，却很难听到声音，这是什么原因？自然界有许多我们听不到的声音，次声波就是其中之一。

一、何谓次声波

次声波又称亚声波，是一种人耳听不到的声波，频率范围为:10-4Hz～20Hz。在大自然的许多活动中，我们都可以感觉到它的存在。人类可闻声波的频率范围为20Hz～20000Hz，可是现代声学研究的声的频率范围不断向高端和低端扩展。2×104～5×108的声波称为超声波，5×108Hz～1010Hz的声波称为特超声波，而1012Hz～1014hHz则是分子热运动的范畴。目前，整个声学研究的频率范围跨越1016，是物理学各分支里少有的。

二、次声波的产生

本文开头提到的蝴蝶飞舞时，由于翅膀振动的频率很低，发出的就是次声波。在自然现象中，地震、火山爆发、风暴、雷暴、磁暴、陨石落地、大气湍流等都会产生次声波。人类的活动，如核爆炸、人工爆破、火箭起飞、飞机起降、奔驰车辆的振动等也会产生相当强的次声波。另外，还可以人为制造声源——次声发生器。这种发生器的工作很像风琴管，可以具有较大的功率。

三、次声波的特点

和声波一样，次声波的传播遵循声波传播的一般规律，但由于它的频率很低，在传播时也有自己的特殊性。次声波在20℃的大气中的传播速度为334m/s。如振动频率f=10-2Hz的次声波,其波长为3.34×104m。由于次声波的频率低，波长大，容易发生衍射，在传播过程中遇到障碍物很难被阻挡，经常会一绕而过，在有些情况下，哪怕是巨大的山峦也无法阻挡它的传播。

另一方面，声波在传播过程中，频率越高，衰减越大。次声波由于频率很低，在传播过程中衰减很小。当次声波在大气中传播几千千米时，空气对其吸收还不到万分之几分贝。因此，次声波可以在空气、地面等介质中传播得很远。例如一包5kg的炸药爆炸时，几千米以外就听不到爆炸声了，但由爆炸引起的次声波却能传到80km远处。1883年8月27日，印度尼西亚的喀拉喀托火山突然大爆发，产生了强爆炸波，发出了巨响。同时产生的次声波则传播得更远，居然绕地球转了3圈，历时108小时。1961年，前苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈。

四、次声波的应用

由于次声波具有远距离传播等突出优点，它的应用已受到越来越多的关注。我们应充分利用其特点为人类服务，但同时也要防止它所带来的危害。

⒈科学监测方面的应用利用次声波通过大气所引起的压力波动效应，可以测量次声波。次声波的测量表明，次声波是平面波。它沿着与地球表面平行的方向传播。在强烈地震时，沿地面传播的地震波有三种：纵向波、横向波和表面波，它们所激发的次声波的强度各不相同。接收这三种不同的次声波，可以推算出地震波的垂直幅度、方向和水平速度。

⒉次声波对人体的危害很强的次声波对人和动物都是有害的。人体的各个器官都有自己的固有频率。例如，人体内脏的固有频率在10Hz以下。人耳听不见的次声波，如果与人的某个器官的固有频率相同，会引起共振。因此，次声波对人的心脏、听觉、视力、语言会产生影响，强大的次声波会导致人的死亡。当次声频率和人脑固有频率(8Hz～12Hz)接近时，会引起共振，刺激人的大脑，对人的心理和意识产生一定的影响，轻者感觉不适，注意力无法集中，情绪上恐惧不安，还会引起头痛、恶心、晕眩；严重时使人神经错乱，癫狂不止，休克昏厥，丧失思维能力。

⒊动物对次声波的感知用一些动物做实验发现，强次声波能使狗呼吸困难，使老鼠的耳膜振破，甚至使一些动物心脏破裂而死亡。动物的听觉范围与人不同，人耳听不到的次声波，某些动物却可以听得到。

因此，大地震前由于前震产生的次声波能使狗等动物听见，而产生烦躁不安等异常现象，具此，可以预测大震将要来临。

次声波在声学范围内还是一个比较新的领域，它不仅用于探测气象、地震、预报台风、海啸，而且也用于军事侦察。所以对次声波的产生、传播、接收、影响和应用的研究，已导致现代声学的一个新分支的形成，这就是次声学。有人预计，近代声学不断深入到人的思维和大脑活动，很有可能，声学是人类最先突破人脑活动禁区的学科。