频率小于20Hz(赫兹)的声波叫做次声波。次声波不容易衰减,不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长,因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近甚至相同,容易和人体器官产生共振,对人体有很强的伤害性,危险时可致人死亡。

1.次声波产生原因

在自然界中,海上风暴、火山爆发、大陨石落地、海啸、电闪雷鸣、波浪击岸、水中漩涡、空中湍流、龙卷风、磁暴、极光、地震等都可能伴有次声波的发生.在人类活动中,诸如核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车争驰、高楼和大桥摇晃,甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声的同时也都能产生次声波。

次声波产生原因

2.次声波的特点

次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远。次声的声波频率很低,在20Hz以下,波长却很长,传播距离也很远。它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远。例如,频率低于1Hz的次声波,可以传到几千以至上万千米以外的地方。次声波具有极强的穿透力,不仅可以穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物,甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。次声波的传播速度和可闻声波相同,由于次声波频率很低。大气对其吸收甚小,当次声波传播几千千米时,其吸收还不到万分之几,所以它传播的距离较远,能传到几千米至十几万千米以外。1883年8月,南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发,产生的次声波绕地球三圈,全长十多万公里,历时108小时。1961年,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。7000Hz的声波用一张纸即可阻挡,而7Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。地震或核爆炸所产生的次声波可将岸上的房屋摧毁。次声如果和周围物体发生共振,能放出相当大的能量。如4Hz-8Hz的次声能在人的腹腔里产生共振,可使心脏出现强烈共振和肺壁受损。

次声波的特点

3.次声波的危害

次声波会干扰人的神经系统正常功能,危害人体健康。一定强度的次声波,能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认为,晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。住在十几层高的楼房里的人,遇到大风天气,往往感到头晕、恶心,这也是因为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。更强的次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死亡。

次声波的危害

4.次声波的应用

从20世纪50年代起,核武器的发展对次声学的建立起了很大的推动作用,使得对次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和传播等方面的研究都有了很大的发展,次声的应用也逐渐受到人们的注意。其实,次声的应用前景十分广阔,大致有以下几个方面:
1.研究自然次声的特性和产生机制,预测自然灾害性事件。例如台风和海浪摩擦产生的次声波,由于它的传播速度远快于台风移动速度,人们利用一种叫“水母耳”的仪器,监测风暴发出的次声波,即可在风暴到来之前发出警报。利用类似方法,也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害。
2.通过测定自然或人工产生的次声在大气中传播的特性,可探测某些大规模气象过程的性质和规律。如沙尘暴、龙卷风及大气中电磁波的扰动等。
3.通过测定人和其他生物的某些器官发出的微弱次声的特性,可以了解人体或其他生物相应器官的活动情况。例如人们研制出的“次声波诊疗仪”可以检查人体器官工作是否正常。
4.次声在军事上的应用,利用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器。次声武器,一般只伤害人员,不会造成环境污染。
科学家正在研究、监测和控制次声波,以便有效地避免它的危害,并从中获取信息来预报地震、台风,或为监测核爆炸提供依据。

次声波的应用