翻山越嶺的次聲波一、無(wú)人船之謎迄今為止，人們?cè)诿Ｃ４蠛Ｉ弦寻l(fā)現(xiàn)了數(shù)十艘無(wú)人船，孤獨(dú)，奇異而神秘，像訴說(shuō)一樁樁故事，卻又無(wú)從說(shuō)起。1855年2月28日，英國(guó)三桅帆船馬拉頓號(hào)在北大西洋遇到一艘美國(guó)船徒瑞姆斯·切斯捷爾號(hào)。該船風(fēng)帆垂落，空無(wú)一人，而船只完好，貨物依然如故，食物淡水充足，也無(wú)任何搏斗和暴力的跡象，只是不見(jiàn)一人，也找不到航海日記和羅盤。1880年，人們?cè)诿绹?guó)羅德艾蘭州紐波特市伊斯頓斯·比奇鎮(zhèn)附近的海面上也發(fā)現(xiàn)一艘名叫西拜爾德的無(wú)人船，船長(zhǎng)室的早餐尚在，而全體船員卻不知去向了。更為神秘的要算1881年底，美國(guó)快速機(jī)帆炮艦愛(ài)倫·奧斯汀號(hào)所經(jīng)歷的一件事了。這年12月12日，快速機(jī)帆炮艦巡游時(shí)，在北大西洋中發(fā)現(xiàn)一艘無(wú)人帆船。該船內(nèi)除無(wú)人外，一切正常，水果、瓶裝酒、淡水、食物完好無(wú)缺。艦長(zhǎng)格里福芬命幾個(gè)水兵留在帆船上，由他的軍艦拖著這條船航行。離海岸還有三天路程時(shí)，海上狂風(fēng)大作，拖船用的纜繩斷裂，黑夜茫茫，兩船失去了聯(lián)系，呼叫無(wú)音。第二天，當(dāng)愛(ài)倫·奧斯汀號(hào)發(fā)現(xiàn)該帆船時(shí)，但艦長(zhǎng)派出的水兵都不見(jiàn)了！此時(shí)離紐約只有300公里，眼看就要到家了。格里福芬艦長(zhǎng)又用重金買動(dòng)了幾個(gè)人到那艘帆船上去、這一天能見(jiàn)度很好，微風(fēng)習(xí)習(xí)。黎明前，愛(ài)倫·奧斯汀號(hào)舵手發(fā)現(xiàn)船偏離了航線，當(dāng)他回頭再看拖著的帆船時(shí)，不禁大吃一驚：帆船不見(jiàn)了！就這樣，這艘帆船的失蹤成了航海史上又一個(gè)神秘的謎。對(duì)于無(wú)人船案件，科學(xué)家給人們提供了一個(gè)謎底：海洋之聲。確切地說(shuō)，此類事件的出現(xiàn)，大都可能是受到海洋次聲波的作用而造成的。海洋次聲波一般在風(fēng)暴和強(qiáng)風(fēng)下出現(xiàn)，其頻率低于2O赫茲。以波浪表面波峰部波流斷裂的程度，決定次聲波的能量。如果是大風(fēng)暴，次聲波的功率可達(dá)數(shù)十千瓦。而次聲波屬弱衰減型能量），因而可以傳得很遠(yuǎn)。當(dāng)海船遇到這種強(qiáng)能量的次聲波時(shí)，次聲波對(duì)生物體會(huì)造成輻射現(xiàn)象。某些頻率的次聲波，可引起人的疲勞。痛苦，甚至導(dǎo)致失明。同時(shí)，過(guò)強(qiáng)的次聲波常使人們驚恐導(dǎo)致人員失蹤。鑒于上述情況。目前有的國(guó)家已建立了預(yù)報(bào)次聲波的機(jī)構(gòu)。當(dāng)它接受到危及生命的次聲波寸，就立刻向有關(guān)方面發(fā)出預(yù)報(bào)，以減少"海洋之聲"給航海人員帶來(lái)的危害。二、能翻山越嶺的次聲波次聲是頻率低于可聽聲頻率范圍的聲，它的頻率范圍大致為1×10-5Hz～20Hz。次聲學(xué)是研究次聲波在媒質(zhì)中的產(chǎn)生、傳播和接收及其效應(yīng)和應(yīng)用的科學(xué)。由于次聲的頻率很低，所以大氣對(duì)次聲波的吸收系數(shù)很小，因而其穿透力極強(qiáng)，可傳播至極遠(yuǎn)處而能量衰減很小。10Hz以下的次聲波可以跨山越洋，傳播數(shù)千千米以遠(yuǎn)。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(fā)生了一次震驚全球的火山爆發(fā)，產(chǎn)生的次聲波曾繞地球轉(zhuǎn)了3圈，歷時(shí)108小時(shí)。1986年1月29日0時(shí)38分，美國(guó)航天飛機(jī)"挑戰(zhàn)者"號(hào)升空爆炸，產(chǎn)生的次聲波歷時(shí)12小時(shí)53分鐘。通常的隔音吸音方法對(duì)次聲波的特強(qiáng)穿透力作用極微，7000赫茲的聲波用一張紙即可隔檔，而7赫茲的次聲波用一堵厚墻也擋不住、次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。強(qiáng)烈的次聲波通過(guò)固體媒質(zhì)的傳播，會(huì)直接破壞建筑物，使其損壞或坍塌。1980年，我國(guó)南京某廣場(chǎng)的一座大樓施工時(shí)，打樁機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)波，把工地附近一家電影院的墻壁震裂，致使這家電影院不得不被拆掉重建。1983年夏，位于印度尼西亞蘇門答臘島和爪哇島之間的喀拉喀托火山爆發(fā)，火山爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)次聲波繞地球轉(zhuǎn)了3圈，歷時(shí)108小時(shí)后才慢慢消逝。全世界的微氣壓計(jì)都記錄到了它的振動(dòng)余波。1986年1月29日，美國(guó)"挑戰(zhàn)者"號(hào)航天飛機(jī)在升空時(shí)爆炸，爆炸產(chǎn)生的次聲波歷時(shí)12小時(shí)53分，其爆炸威力之強(qiáng)，連遠(yuǎn)在1萬(wàn)多公里處的我國(guó)北京香山中科院聲學(xué)研究所監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)儀都"聽"到了。大氣溫度密度和風(fēng)速隨高度具有不均勻分布的特性，使得次聲在大氣中傳播時(shí)出現(xiàn)"影區(qū)"、聚焦和波導(dǎo)等現(xiàn)象。當(dāng)高度增加時(shí)，氣溫逐漸降低，在20公里左右出現(xiàn)一個(gè)極小值；之后，又開始隨高度的增加，氣溫上升，在50公里左右氣溫再次降低，在80公里左右形成第二個(gè)極小值；然后又升高。大氣次聲波導(dǎo)現(xiàn)象與這種溫度分布有密切關(guān)系，聲波主要沿著溫度極小值所形成的通道(稱為聲道)傳播，通常將20公里高度極小值附近的大氣層稱為大氣下聲道，高度80公里附近的大氣層稱為大氣上聲道。次聲波在大氣中傳播時(shí)，可以同時(shí)受到兩個(gè)聲道作用的影響。在距離聲源100～200公里處，次聲信號(hào)很弱，通常將這樣的區(qū)域稱為影區(qū)。在某種大氣溫度分布條件下，經(jīng)過(guò)聲道傳輸次聲波聚集在某一區(qū)域，這一區(qū)域稱它為聚焦區(qū)。風(fēng)也會(huì)對(duì)次聲在大氣中的傳播產(chǎn)生很大的影響。次聲的傳播在順風(fēng)和逆風(fēng)時(shí)差別很大：順風(fēng)時(shí)，聲線較集中于低層大氣；逆風(fēng)時(shí)，產(chǎn)生較大的影區(qū)。不同頻率的次聲在大氣聲道中傳播速度不相同，產(chǎn)生頻散現(xiàn)象，這使得在不同地點(diǎn)測(cè)得次聲波的波形各不相同。大氣的密度隨高度增加而遞減，如果次聲波的波長(zhǎng)很大，例如有幾十公里長(zhǎng)，這時(shí)，在一個(gè)波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，大氣密度已經(jīng)產(chǎn)生顯著的變化了。當(dāng)大氣媒質(zhì)在聲波的作用下受到壓縮時(shí)，它的重心較周圍媒質(zhì)提高，這時(shí)除了彈性恢復(fù)力作用外，它還受重力的作用。反之，當(dāng)它在聲波作用下膨脹時(shí)，也有附加重力作用使它恢復(fù)到平衡狀態(tài)。所以長(zhǎng)周期的次聲波，除了彈性力作用外，還附加有重力的作用，這種情況下，次聲波通常稱為聲重力波。聲重力波在大氣中傳播時(shí)，在理論上可以看作是一些簡(jiǎn)正波的疊加?；旧峡煞譃槁暦种Ш椭亓Ψ种?。它們?cè)诖髿庵袀鞑ザ季哂蓄l散現(xiàn)象。由于重力分支主要能量在地面附近傳播。相應(yīng)地面附近溫度較高，因此傳播速度較大。三、無(wú)聲殺手──次聲波武器次聲波具有較大的破壞性。高空大氣湍流產(chǎn)生的次聲波能折斷萬(wàn)噸巨輪上的桅桿，能將飛機(jī)撕得四分五裂；地震或核爆炸所激發(fā)的次聲波能將高大的建筑物摧毀；海嘯帶來(lái)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?jī)?nèi)臟的固有頻率為4~6Hz)，當(dāng)次聲波作用于人體時(shí)，人體器官容易發(fā)生共振，引起人體功能失調(diào)或損壞，血壓升高，全身不適；頭腦的平衡功能亦會(huì)遭到破壞，人因此會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)感、惡心難受。許多住在高層建筑上的人在有暴風(fēng)時(shí)會(huì)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(qiáng)，人體受其影響后，便會(huì)嘔吐不止、呼吸困難、肌肉痙攣、神經(jīng)錯(cuò)亂、失去知覺(jué)，甚至內(nèi)臟血管破裂而喪命。由于次聲波的頻率與人及生物體主要器官的固有頻率十分接近，所以在其作用下，人及生物體的主要器官就會(huì)不由自主地產(chǎn)生共振，輕則使人惶恐不安，神經(jīng)錯(cuò)亂；強(qiáng)大的次聲波可以使人的內(nèi)部器官造成不同程度的破壞和損傷，直至死亡，所謂次聲波武器就是利用這一原理來(lái)對(duì)人體產(chǎn)生影響和殺傷作用的一類新概念武器。由于人聽不到、看不見(jiàn)、摸不著次聲波，所以又有人把次聲波武器稱之為"無(wú)聲殺手"、"啞巴武器"等。1988年在美國(guó)的蒙大拿州的一個(gè)鄉(xiāng)間，全副武裝的宗教狂熱分子蟄伏在一幢大樓里，聲稱要與大樓同歸于盡，來(lái)威脅聯(lián)邦調(diào)查局的特工人員。當(dāng)特工人員對(duì)他們一籌莫展時(shí)，有人推來(lái)了一個(gè)形似大喇叭一樣的裝置與其"對(duì)話"。幾分鐘后，狂熱分子像中了邪一樣，一個(gè)接一個(gè)地東倒西歪、頭暈?zāi)垦?，有的精神錯(cuò)亂、煩躁不安、有的還腹瀉、嘔吐等，當(dāng)特工人員輕松地給他們戴上手銬時(shí)，狂熱分子還不知自己已中了"無(wú)聲殺手"──次聲波武器的暗算。次聲波武器與傳統(tǒng)的常規(guī)武器相比，有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，它的使用具有真正的隱蔽性，很容易達(dá)成對(duì)有生力量襲擊的突然性，且不污染環(huán)境，也不會(huì)破壞自然物質(zhì)；其次，由于次聲波的頻率低，衰減極少，因此它的傳播距離很遠(yuǎn)。比如，炮彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的聲波在幾千米以外就聽不見(jiàn)了，但它所產(chǎn)生的次聲波，卻可傳到80公里以外。氫彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的次聲波行程可達(dá)十來(lái)萬(wàn)公里，能繞地球好幾圈。軍事上還可以用次聲波的遠(yuǎn)距離傳播來(lái)探測(cè)并識(shí)別火箭的發(fā)射等；此外，次聲波武器的穿透能力很強(qiáng)。一般的建筑或隔音墻是難以擋住次聲波的傳播的，甚至它可以穿透十幾厘米厚的鋼筋混凝土。所以即使人躲藏在掩蔽所里，或坐在坦克、裝甲車及飛機(jī)內(nèi)，或在深海的潛艇中，也都難以逃避次聲波武器的攻擊。另外，只要防護(hù)設(shè)施上存在孔洞或縫隙，次聲波也會(huì)無(wú)孔不入地鉆進(jìn)去。次聲波武器歸納起來(lái)可分為兩類。第一類是"神經(jīng)型"的：它主要是刺激人員的大腦來(lái)麻痹人員的神經(jīng)，使其在心理和意識(shí)上產(chǎn)生一定的影響。輕者感覺(jué)不適，注意力無(wú)法集中，情緒上恐懼不安，引起頭痛、惡心、暈眩等；嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人神經(jīng)錯(cuò)亂，癲狂不止，休克錯(cuò)厥，喪失思維能力。利用這一效應(yīng)可使作戰(zhàn)人員無(wú)法執(zhí)行作占任務(wù)。第二類是"器官型"的：在這類次聲波武器的作用下，人的主要內(nèi)臟器官產(chǎn)生共振，輕則肌肉痙攣、全身顫抖、呼吸困難，重則血管破裂、內(nèi)臟損傷，直至死亡。（科技日?qǐng)?bào)1997年12月9日）次聲波在殺傷敵人的同時(shí)，不會(huì)造成環(huán)境污染，不破壞對(duì)方的武器裝備，可作為戰(zhàn)利品，取而用之。據(jù)說(shuō)，第一臺(tái)次聲波發(fā)生器是由法國(guó)人在1972年發(fā)明的，它產(chǎn)生的次聲波可以損害5km以外的人。發(fā)明者還得出結(jié)論：頻率為7Hz的次聲波可對(duì)人體造成致命的打擊。有報(bào)道稱，美軍在干預(yù)索馬里期間已經(jīng)試用過(guò)某些音響或聲音武器的樣品。這些武器可以使人的內(nèi)臟發(fā)生震動(dòng)，把人震昏，使人感到惡心，甚至使腸子里的糞便液化，不斷腹瀉。四、次聲波的利用另一方面，通過(guò)研究自然現(xiàn)象產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生機(jī)制，可以更深入地認(rèn)識(shí)這些現(xiàn)象的特性和規(guī)律。例如人們利用測(cè)定極光產(chǎn)生次聲波的特性來(lái)研究極光活動(dòng)的規(guī)律等。利用接收到的被測(cè)聲源所輻射出的次聲波，探測(cè)它的位置、大小和其他特性，例如通過(guò)接收核爆炸、火箭發(fā)射火炮或臺(tái)風(fēng)所產(chǎn)生的次聲波去探測(cè)這些次聲源的有關(guān)參量。許多災(zāi)害性現(xiàn)象如火山噴發(fā)、龍卷風(fēng)和雷暴等在發(fā)生前可能會(huì)輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現(xiàn)象預(yù)測(cè)災(zāi)害事件。次聲在大氣中傳播時(shí)，很容易受到大氣媒質(zhì)的影響，它與大氣中風(fēng)和溫度分布等有密切的聯(lián)系。因此可以通過(guò)測(cè)定自然或人工產(chǎn)生的次聲波在大氣中傳播特性的測(cè)定，可以探測(cè)某些大規(guī)模氣象的性質(zhì)和規(guī)律。五、警惕次聲波污染經(jīng)科學(xué)家證實(shí)，次聲波在所有場(chǎng)合都是有害的。弱的次聲波影響內(nèi)耳，引起暈船；強(qiáng)的次聲波使身體振蕩，破壞人體的機(jī)能，甚至使心臟停止跳動(dòng)；中等強(qiáng)的次聲波會(huì)導(dǎo)致食道功能和腦功能紊亂