2011年一級結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)知識精講班講義第十四講1

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    次聲波
    【定義】
    頻率小于20Hz(赫茲)的聲波叫做次聲波。次聲波不容易衰減,不易被水和空氣吸收。而次聲波的波長往往很長,因此能繞開某些大型障礙物發(fā)生衍射。某些次聲波能繞地球2至3周。某些頻率的次聲波由于和人體器官的振動頻率相近,容易和人體器官產(chǎn)生共振,對人體有很強(qiáng)的傷害性,危險時可致人死亡。
    【產(chǎn)生和特點】
    雖然次聲波看不見,聽不見,可它卻無處不在。地震、火山爆發(fā)、風(fēng)暴、海浪沖擊、槍炮發(fā)射、熱核爆炸等都會產(chǎn)生次聲波,科學(xué)家借助儀器可以“聽到”它。
    次聲波的傳播速度和可聞聲波相同,由于次聲波頻率很低。大氣對其吸收甚小,當(dāng)次聲波傳播幾千千米時,其吸收還不到萬分之幾,所以它傳播的距離較遠(yuǎn),能傳到幾千米至十幾萬千米以外。1883年8月,南蘇門答臘島和爪哇島之間的克拉卡托火山爆發(fā),產(chǎn)生的次聲波繞地球三圈,全長十多萬公里,歷時108小時.1961年,蘇聯(lián)在北極圈內(nèi)新地島進(jìn)行核試驗激起的次聲波繞地球轉(zhuǎn)了5圈。
    次聲波還具有很強(qiáng)的穿透能力,可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船只等障礙物.7 000 Hz的聲波用一張紙即可阻擋,而7 Hz的次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土.地震或核爆炸所產(chǎn)生的次聲波可將岸上的房屋摧毀.次聲如果和周圍物體發(fā)生共振,能放出相當(dāng)大的能量,如4 Hz~8 Hz的次聲能在人的腹腔里產(chǎn)生共振,可使心臟出現(xiàn)強(qiáng)烈共振和肺壁受損。
    【應(yīng)用與危害】
    次聲波會干擾人的神經(jīng)系統(tǒng)正常功能,危害人體健康。一定強(qiáng)度的次聲波,能使人頭暈、惡心、嘔吐、喪失平衡感甚至精神沮喪。有人認(rèn)為,暈車、暈船就是車、船在運(yùn)行時伴生的次聲波引起的。住在十幾層高的樓房里的人,遇到大風(fēng)天氣,往往感到頭暈、惡心,這也是因為大風(fēng)使高樓搖晃產(chǎn)生次聲波的緣故。更強(qiáng)的次聲波還能使人耳聾、昏迷、精神失常甚至死亡。
    從20世紀(jì)50年代起,核武器的發(fā)展對次聲學(xué)的建立起了很大的推動作用,使得對次聲接收、抗干擾方法、定位技術(shù)、信號處理和傳播等方面的研究都有了很大的發(fā)展,次聲的應(yīng)用也逐漸受到人們的注意.其實,次聲的應(yīng)用前景十分廣闊,大致有以下幾個方面:
    1.研究自然次聲的特性和產(chǎn)生機(jī)制,預(yù)測自然災(zāi)害性事件.例如臺風(fēng)和海浪摩擦產(chǎn)生的次聲波,由于它的傳播速度遠(yuǎn)快于臺風(fēng)移動速度,因此,人們利用一種叫“水母耳”的儀器,監(jiān)測風(fēng)暴發(fā)出的次聲波,即可在風(fēng)暴到來之前發(fā)出警報.利用類似方法,也可預(yù)報火山爆發(fā)、雷暴等自然災(zāi)害.
    2.通過測定自然或人工產(chǎn)生的次聲在大氣中傳播的特性,可探測某些大規(guī)模氣象過程的性質(zhì)和規(guī)律.如沙塵暴、龍卷風(fēng)及大氣中電磁波的擾動等.
    3.通過測定人和其他生物的某些器官發(fā)出的微弱次聲的特性,可以了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動情況.例如人們研制出的“次聲波診療儀”可以檢查人體器官工作是否正常.
    4.次聲在軍事上的應(yīng)用,利用次聲的強(qiáng)穿透性制造出能穿透坦克、裝甲車的武器,次聲武器——般只傷害人員,不會造成環(huán)境污染。