次聲及其應用研究

摘要：文章在研究次聲特點的基礎上，認真分析了次聲的殺傷機理、產生的方式方法，總結了次聲在生產生活及在軍事上的應用。針對次聲對人體的傷害，提出了有效的防護措施。

關健詞：次聲 利用 防護

次聲現象早在1883年就被科學家所發現，其后人們進行了不懈的研究與探索。1966年法國科學家Gavreaw最早提出次聲，1972年巴黎國際噪聲專業會議正式確定了次聲的定義。20世紀90年代，美軍曾在波黑秘密進行了次聲武器試驗，隨后陸續裝備于警察和陸、海軍部隊。2012年5月，英國倫敦舉行的“奧運衛士”演習中，次聲武器首次公開亮相于大型非戰爭軍事活動中，將在倫敦奧運會期間用于安保。

一、次聲的特點

次聲是一種頻率低于20赫茲直至0.0001赫茲、人耳聽不見的機械波，因此又稱為亞聲波。因為頻率較低，波長較長，決定了它有以下幾個突出的特點：

(一)傳播速度快

次聲在空氣中傳播速度約為每秒300米，在水中傳播速度更快，每秒可達1600米。

(二)穿透能力強

波的穿透能力主要取決于波長，波長越長，穿透能力越強。由于次聲頻率較低，所以波長較長，可以穿透幾十厘米厚的鋼筋混泥土或鋼板，因而即使裝甲車、潛艇內的乘員也難以逃脫次聲武器的襲擊。

(三)隱蔽性能好

由于人耳的聽覺范圍在20-20000赫茲之間，故20赫茲以下的次聲人們是聽不到的。次聲武器由于具有看不見、聽不到、摸不著等特點，所以有人稱之為“啞巴武器”。

(四)傳播距離遠

大氣介質對聲波的吸收隨頻率的升高而逐步增強，頻率越高，波在空氣中衰減越快，傳播距離越近；反之，頻率越低，衰減越弱，傳播距離越遠。頻率為0.1赫茲的次聲波在大氣中傳播時的衰減率是1000赫茲聲波的一億分之一。炮彈產生的次聲波可以傳到80公里以外，氫彈產生的次聲波可以繞地球數圈，行程十幾萬公里。

二、次聲的殺傷機理

物體在特定頻率(物體的固有頻率)激勵下，以最大振幅振動的現象，我們稱之為共振。次聲對人體的殺傷，主要利用了共振原理。

生理學研究表明，人體各部位的固有頻率集中在3-17赫茲之間。人腹腔內臟的固有頻率是4-8赫茲，心臟的固有頻率在5赫茲左右，頭部的固有頻率是8-12赫茲。人體各部位的固有頻率恰好都在次聲波的頻率范圍之內，當次聲頻率與人體某部位固有頻率相同，這種高強度次聲波作用到人體時，人體該部位就會和次聲波發生同頻共振。這種共振將使人體這一部分產生劇烈的振動。本來有規律地運動著的人體器官，在共振作用下突然劇烈振動起來，將會導致人體出現各種各樣的不適甚至死亡?，F代科學研究已經證明，當人體與次聲波發生共振時，低強度次聲波可使被作用的人產生聲音共鳴，視覺惡化，發燒，出現極度恐懼感；中等強度的次聲波會使人體消化器官功能紊亂，刺激大腦，導致肢體癱瘓、免疫力下降、渾身虛脫，致盲；強次聲能破壞內臟，使心臟停止跳動。

三、次聲的產生

(一)自然產生

在自然現象中，地震、火山爆發、風暴、雷暴、磁暴、海浪沖擊、河水流動、機器振動等都會發出次聲。高空大氣湍流產生的次聲波能折斷萬噸巨輪上的桅桿，能將飛機撕得四分五裂；高強度地震所激發的次聲波能將高大的建筑物摧毀；海嘯帶來的次聲波可將岸上的房屋毀壞。大海上航行的貨輪或客輪，在某特定海域經常出現莫明其妙的人員死亡而物品完好的現象，主要是由于海上颶風和駭浪相互作用而產生的大功率次聲波引起的。

(二)人為產生

1、無意產生

在與人類有關的活動中，諸如核爆炸，飛機、火箭、導彈飛行，火炮發射，也都會產生次聲波。

2、有意產生

人類的聰明之處就在于能夠將一些物理現象為自己所利用。人們充分利用次聲的特點，制造各種各樣的設備，服務于人類的生產和生活；制造各種各樣的武器，用于安?；虼驌魯橙?。

四、次聲的利用

(一)災害監測

次聲探測或許也能幫助人們預測火山的噴發。某些低頻活動或許預示著火山很可能噴出高度可達3萬英尺的火山灰。夏威夷大學地球物理學家米爾頓·加爾塞斯說，早期預警將極為有用，因為飛行員可以調整航線避開威脅。猶他州和懷俄明州已經在利用類似的次聲監控探測雪崩。

科學工作者從水母耳的特殊構造中得到啟發，研制成功了靈敏度極高、專門用來探測次聲波的“水母耳風暴探測器”，它能提前15小時對風暴作出預報，對漁民和海員是極大的幫助。由于次聲波具有極強的穿透力，因此，國際海難救助組織在一些遠離大陸的島上建立起“次聲定位站”，監測著洋面。一旦船只或飛機失事墜海，可以迅速測定方位，進行救助。

根據泥石流次聲音頻特征，可利用次聲原理研制泥石流次聲警報系統。中科院東川泥石流觀測研究站部署的次聲警報系統，運行安全可靠，可提前30分鐘至40分鐘發出泥石流警報。

(二)安全保衛

按照感官刺激分類，次聲武器可分為兩種，即神經型和器官型。神經型次聲武器的發射頻率與人腦的阿爾法節律相近(約5Hz)，能強烈刺激人的神經，使人暈眩頭痛、精神沮喪或神經錯亂。器官型次聲武器的發射頻率與人體內臟固有頻率相當(4～8Hz)，可使人出現惡心嘔吐、胃痛、呼吸困難等癥狀。次聲武器作用于犯罪嫌疑人，可制服犯罪分子，保護人民生命財產安全。

(三)排除水雷

通過次聲發射裝置，發射一定頻率的次聲波束，干擾目標水雷的引信并將目標水雷引爆，從而達到掃雷的目的，這主要用于清掃智能水雷?！?/p>

(四)用于戰爭

利用次聲波對人員具有殺傷破壞力的功能，在軍事上可以制造新型武器。這種武器具有傷人不毀物的特殊功能，因此更容易達到某種特定的軍事目的。據說，美國在波黑秘密使用過這種次聲波武器時，產生的威力很大。

(五)疾病治療

次聲穿透病態組織，使病灶組織內閉塞的血管重新開放，并推動其血液流動，從而改善病態組織內的血液循環。除血流速度加大以外，血液粘稠度也下降，血球懸浮，這就給血液及血液中的氧氣，負離子，吞噬細胞，免疫球蛋白等物質向病變組織內輸送創造了有利條件，為肌體抵御疾病創造了有利條件，從而使病變細胞恢復為正常細胞。

(六)監測核試

能夠監測到幾千公里以外發生的核爆炸活動，并能夠自動將數據傳送到設在維也納的禁核試組織總部。目前全球已建成了42個次聲監測站，它們將監測到的數據發送至維也納，由設在那里的禁核試組織數據中心進行分析處理。

五、次聲的防護

對次聲的防護包括物理的和醫學的兩個方面。物理防護主要是屏蔽，但目前來說，難度較大，這是因為次聲波傳播速度快，作用距離遠，在空中、水中和地面障礙物中傳播的吸收效應小，吸聲材料又難以屏蔽。有報告指出，用高強度聲（如音樂）來“掩蓋”次聲，可能使次聲引起的癥狀有某些緩解?？傊?，研制新型的能防次聲波的屏蔽材料是解決次聲防護的重要任務之一。醫學防護主要是增強機體的抗力，減輕次聲對機體的作用。有的文獻報道動物在給予復合抗氧化劑(a-生育酚、維生素c和2.3一二巰基丙磺酸鈉合劑)和咪唑衍生物（Ethymizok和a-苯基芐基咪唑衍生物T-5）能減輕次聲引起的腦損傷和脂質過氧化。國內的近期研究表明給予腦醒靈和尼莫地平能改善次聲對動物引起的學習記憶功能下降。

六、結語

次聲武器雖是強大、厲害的武器，但卻存在著固有的缺陷。首先，次聲波不易聚焦成束，實現定向聚焦發射相當困難，導致的直接結果就是敵我不分，容易誤傷，且在空曠的環境中難于產生高強次聲波；其次，次聲波很長，因而定向困難；再次，它的聚焦尺寸太大，一般很難實現。如果讓次聲更好地為人類服務，還需加強研究和試驗。