为什么水里可以听见声音

4　为什么水里可以听见声音——声波

知识导航

歌声给人一种美妙的感觉，新生儿的一声啼哭宣告新生命的到来，这些都是声音，可是你了解声音吗？在物理学中声音的本质又是什么呢?

声音的本质是一种机械波，物理学上叫作声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波是一种纵波，是弹性介质中传播着的压力振动。但在固体中传播时，也可以同时有纵波及横波。声波是声音的传播形式，它是由物体振动产生，声波传播的空间就称为声场，在气体和液体介质中传播时是一种纵波，但在固体介质中传播时可能混有横波。人耳可以听到的声波的频率一般在20～20000赫兹。

空气，水、金属、木头等弹性介质也都能够传递声波，它们都是声波的良好介质，在真空状态中因为没有任何弹性介质，所以声波就不能传播了。声波在传递过程中是能量的传递过程，而不发生质量的传递。如果扰动量比较小，则声波的传递满足经典的波动方程，是线性波。如果扰动很大，则不满足线性的声波方程，会出现波的色散和激波的产生。

知识放大镜

声波知识

声音是一种波，波就会有不同的频率，人所能感知的波范围是20～20000赫兹，超过或低于这个频率人就听不见了，但在物理学中它们都记录在案，物理学上把高于20000赫兹的频率就叫作超声波，而低于20赫兹的频率就叫作次声波。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，当次声波传播数千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到数千米至十余万千米以外。超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速。

声波是大气压力之外的一种超压变化，空气粒子振动的方式跟声源体振动的方式一致，当声波到达人的耳鼓的时候就引起耳鼓同样方式的振动，驱动耳鼓振动的能量来自声源体，它就是普通的机械能。不同的声音就是不同的振动方式，它们能够起到区别不同信息的作用。人耳能够分辨风声、雨声和不同人的声音，也能分辨各种言语声，它们都是来自声源体的不同信息波。

声波的良好介质——木头

次声波是频率低于20赫兹的声波，是人耳无法感知的声波，但是次声波由于和人体器官的振动频率相近，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。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10万多千米，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。

20世纪50年代，次声学建立，核武器的发展对它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，次声的应用前景十分广阔：研究自然次声的特性和产生机制，可以预测火山爆发、雷暴；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；通过次声的特性，可以了解人体或其他生物相应器官的活动情况，可以检查人体器官工作是否正常；利用次声的强穿透性制造次声武器。

克拉卡托火山

知识扩展

次声波杀人原理

人身体内的器官都有自身固有的振动频率，而这个频率正好与次声频率相近似，倘若外来的次声频率与体内脏的振动频率相似或相同，就会引起人体内脏的“共振”，从而使人产生上面提到的头晕、烦躁、耳鸣、恶心等一系列症状，特别是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率一致时，更易引起人体内脏的共振，使人体内脏受损而丧命。一些国家利用次声能够“杀人”这一特性，发明次声武器——次声炸弹。科学家们预言：只要次声炸弹一声爆炸，瞬息之间，在方圆十数千米的地面上，所有的人都将被杀死，且无一能幸免。次声武器能够穿透15米的混凝土和坦克钢板，人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里，也还是一样地难逃残废的厄运。