次聲波及其應用

常言道：“未見其人，先聞其聲。”但自然界也有與其恰恰相反的現象，如，蝴蝶在花叢中飛舞時，我們看得見蝴蝶，卻很難聽到蝴蝶飛舞的聲音。這是什么原因?因為自然界有許多我們聽不到的聲音，次聲波就是其中之一。

何謂次聲波

次聲波又稱亞聲波。是一種人耳聽不到的聲波，頻率范圍為10^-4Hz～20Hz。人類可聞聲波的頻率范圍為20Hz～20000Hz。現代聲學研究的聲的頻率不斷向高端和低端擴展。頻率范圍為2×10⁴Hz-5X10⁸Hz的聲波稱為超聲波。頻率范圍為5×10⁸Hz～10¹⁰Hz的聲波稱為特超聲波。而頻率范圍為10¹²Hz-10¹⁴Hz則是分子熱運動的范疇。

次聲波的產生

本文開頭提到的。由于翅膀振動的頻率很低，蝴蝶飛舞時發出的就是次聲波。我們雖然聽不到次聲，但在大自然的許多活動中，我們都可以感覺到它的存在。如地震、火山爆發、風暴、雷暴、磁暴、隕石落地、大氣湍流等都會產生次聲波。人類的活動，如核爆炸、人工爆破、火箭起飛、飛機起降、車輛發動機的振動等也會產生相當強的次聲波。另外，還可以人為制造聲源——次聲發生器，這種發生器的工作很像風琴管，可以具有較大的功率。

次聲波的特點

和所有聲波一樣。次聲波的傳播遵循聲波傳播的一般規律，但由于它的頻率很低。在傳播時也有自己的特殊性。

次聲波在20℃的大氣中的傳播速度為334m／s。如振動頻率為f=10^-2Hz的次聲波，其波長為3.34×10⁴m。由于次聲波的頻率低，波長長，容易發生衍射，在傳播過程中遇到障礙物很難被阻擋，經常會一繞而過。在有些情況下。哪怕是巨大的山巒也無法阻擋它的傳播。

另一方面，聲波在傳播過程中，頻率越高，衰減越快。次聲波由于頻率很低，在傳播過程中衰減很慢。當次聲波在大氣中傳播幾千千米時，空氣對其吸收還不到萬分之幾分貝。因此。次聲波可以在空氣、地面等介質中傳播得很遠。例如一包5kg的炸藥爆炸時，幾千米以外就聽不到爆炸聲了，但由爆炸引起的次聲波卻能傳到80km遠處。1883年8月27日，印度尼西亞的喀拉喀托火山突然大爆發，產生了強爆炸波，發出了巨響。同時產生的次聲波則傳播得更遠，居然繞地球轉了3圈。1961年，蘇聯在北極圈內新地島進行核試驗激起的次聲波繞地球轉了5圈。

次聲波的應用與危害

由于次聲波具有遠距離傳播等突出優點，它的應用已受到越來越多的關注。我們應充分利用其特點為人類服務。但同時也要防止它所帶來的危害。

1 科學監測方面的應用 利用次聲波通過大氣所引起的壓力波動效應，可以測量次聲波。研究表明，次聲波是平面波，它沿著與地球表面平行的方向傳播。在強烈地震時，沿地面傳播的地震波有三種：縱向波、橫向波和表面波，它們所激發的次聲波的強度各不相同。接收這三種不同的次聲波。可以推算出地震波的垂直幅度、方向和水平速度。

2 次聲波對人體的危害 很強的次聲波對人和動物都是有害的。人體的各個器官都有自己的同有頻率。例如。人體內臟的固有頻率在10Hz以下。人耳聽不見的次聲波，如果與人的某個器官的固有頻率相同。會引起器官共振。因此，次聲波對人的心臟、聽覺、視力、語言會產生影響，強大的次聲波會導致人死亡。當次聲頻率和人腦同有頻率(8Hz-12Hz)接近時，會引起共振刺激人的大腦。對人的心理和意識產生一定的影響。輕者感覺不適，注意力無法集中，情緒上恐懼，不安。還會引起頭痛、惡心、暈眩；嚴重時使人神經錯亂。癲狂不止，休克昏厥，喪失思維能力。

3 動物對次聲波的感知 科學家用一些動物做實驗發現，強次聲波能使狗呼吸困難，使老鼠的耳膜振破，甚至使一些動物心臟破裂而死亡。動物的聽覺范圍與人不同，人耳聽不到的次聲波，某些動物卻可以聽得到，因此，大地震前由于前震產生的次聲波能使狗等動物聽見而產生煩躁不安等異常現象，據此。可以預測大震將要來臨。

次聲波在聲學范圍內還是一個比較新的領域。它不僅用于探測氣象、地震，預報臺風、海嘯。而且也用于軍事偵察。所以這一次聲波的產生、傳播、接收、影響和應用的研究，已導致現代聲學的一個新分支的形成，這就是次聲學。有人預計，近代聲學研究已不斷深入到人的思維和大腦活動領域，聲學很有可能是最先突破人腦活動禁區的學科。