2022年初中物理聲學：例題解析（4）

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　　04、什么是次聲波?次聲波對人體有什么危害?有哪些方面的應用?

　　答:次聲(Infrasound)是指頻率低于人類聽覺可分辨的頻率范圍的聲波，人耳可分辨的頻率范圍大致為20Hz～20000Hz。次聲波的頻率20Hz以下,也就是說發出次電波的聲源每秒振動次數小于20.

　　10Hz以下的次聲波可以跨山越洋，傳播數千千米以遠。1983年夏季，印度尼西亞蘇門答臘和爪哇之間的喀拉喀托火山發生了一次震驚全球的火山爆發，產生的次聲波曾繞地球轉了3圈，歷時108小時。1986年1月29日0時38分，美國航天飛機"挑戰者"號升空爆炸，產生的次聲波歷時12小時53分鐘。

　　次聲波具有較大的破壞性。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；地震或核爆炸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。次聲的頻率與人體器官的固有頻率相近(人體各器官的固有頻率為3~17Hz，頭部的固有頻率為8~12Hz，腹部內臟的固有頻率為4~6Hz)，當次聲波作用于人體時，人體器官容易發生共振，引起人體功能失調或損壞，血壓升高，全身不適；頭腦的平衡功能亦會遭到破壞，人因此會產生旋轉感、惡心難受。許多住在高層建筑上的人在有暴風時會感到頭暈惡心，這就是次聲波作怪的緣故。如果次聲波的功率很強，人體受其影響后，便會嘔吐不止、呼吸困難、肌肉痙攣、神經錯亂、失去知覺，甚至內臟血管破裂而喪命。

　　另一方面，通過研究自然現象產生的次聲波的特性和產生機制，可以更深入地認識這些現象的特性和規律。例如人們利用測定極光產生次聲波的特性來研究極光活動的規律等。利用接收到的被測聲源所輻射出的次聲波，探測它的位置、大小和其他特性，例如通過接收核爆炸、火箭發射火炮或臺風所產生的次聲波去探測這些次聲源的有關參量。許多災害性現象如火山噴發、龍卷風和雷暴等在發生前可能會輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現象預測災害事件。次聲波的應用前景很廣闊，大致可分為下列幾個方面：

　　(1)通過研究自然現象產生的次聲波的特性和產生機制，更深入地認識這些現象的特性和規律。例如人們利用測定極光產生次聲波的特性來研究極光恬動的規律等。

　　(2)利用接收到的被測聲源所輻射出的次聲波，探測它的位置、大小和其他特性，例如通過接收核爆炸、火箭發射火炮或臺風所產生的次聲波去探測這些次聲源的有關參量。

　　(3)預測自然災害性事件，許多災害性現象如火山噴發、龍卷風和雷暴等在發生前可能會輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現象預測災害事件。

　　(4)次聲在大氣中傳播時，很容易受到大氣媒質的影響，它與大氣中風和溫度分布等有密切的聯系。因此可以通過測定自然或人工產生的次聲波在大氣中傳播特性的測定，可以探測某些大規模氣象的性質和規律。這種方法的優點在于可以對大范圍大氣進行連續不斷的探測和監視。

　　(5)通過測定次聲波與大氣中其他波動的相互作用的結果，探測這些活動特性。例如在電離層中次聲波的作用使電波傳播受到行進性干擾。可以通過測定次聲波的特性，更進一步揭示電離層擾動的規律。同樣，通過測定聲波與重力波或其他波動的作用，可以研究這些波動的活動規律。

　　(6)人和其他生物不僅能夠對次聲產生某種反應，而且他(它)們的某些器官也會發出微弱的次聲，因此可以利用測定這些次聲波的特性來了解人體或其他生物相應器官的活動情況。

　　(7)次聲波武器即一種由高能放大器驅動特制揚聲器發射大功率20赫以下的低頻聲波即次聲波的武器裝置，一般由次聲波發生器、動力裝置和控制系統組成。目前研制的次聲波武器主要有兩類：一是神經型次聲波武器，它的振蕩頻率同人類大腦的阿爾法節律（8～12赫）極為相近，產生共振時能強烈刺激大腦，使人神經錯亂，癲狂不止；另一類是內臟器官型次聲波武器，其振蕩頻率與人體內臟器官的固有振蕩頻率相近，可使人的五臟六腑產生強烈共振，破壞人的平衡感和方向感，使人惡心、嘔吐及劇烈不適而失去戰斗力。次聲波還有滲透性強的特點，次聲波炸彈一旦命中目標，轉瞬之間，在方圓十幾千米的地面上，所有的人將統統受到傷害。次聲波可穿透15米厚的混凝土和坦克裝甲鋼板，即使人員躲進地鐵、防空洞或坦克、裝甲車輛內也不能幸免。次聲波彈和中子彈一樣，只殺傷生物而不摧毀建筑物，但它的殺傷威力卻大大超過中子彈。為預防劫機事件，美國目前研制出一種次聲波槍。這種新型聲波武器可以發射“聲波子彈”，即集束聲波。威力強大的集束聲波能夠使劫機分子暫時失去行動能力，從而阻止劫機事件的發生。但這種聲波不會對飛機本身造成絲毫損害。美國新增加的空中警察將配備這種新型聲波槍。

 

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