次声波

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次声波(英文:InfrasonicWave)是指频率小于20Hz的声波。人耳对次声波基本上没有感受,但是某些动物如大象、鲸和老虎等可以感受及使用次声波。次声波可以来源于自然,也可以源于人工制造。次声波具有来源广、穿透力强、传播远,可与物体发生共振等特点。 1855年2月28日,英国船马拉顿号(Maradon)在北大西洋遇到一艘美国徒瑞姆斯·切斯捷尔号(ThuremsChestil)船。美国船风帆垂...

次声波(英文:Infrasonic Wave)是指频率小于20Hz的声波。人耳对次声波基本上没有感受,但是某些动物如大象、鲸和老虎等可以感受及使用次声波。次声波可以来源于自然,也可以源于人工制造。次声波具有来源广、穿透力强、传播远,可与物体发生共振等特点。

次声波

历史

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1855年2月28日,英国船马拉顿号(Maradon)在北大西洋遇到一艘美国徒瑞姆斯·切斯捷尔号(Thurems Chestil)船。美国船帆垂落,船只完好,却空无一人。船上货物如故,食物、淡水充足,没有任何搏斗和暴力的迹象,找不到航海日记和罗盘。后来证实,该船无一人生还。1881年英炮舰爱伦·奥斯汀号(Alan Austin)、1921年美哈特勃斯(Hartburg)海洋救生站值班人员均发现过类似的无人船。科学家们研究发现船员的死亡是海洋产生的次声波所导致的。

早在19世纪,人们就记录到自然界中一些偶发事件所发生的次声波。1883年8月27日印度尼西亚的喀拉喀托(Krakatau)火山突然大爆发,它产生的次声波被传播了十几万千米,这是有史以来罕见的强大次声源,当时曾用简单的微气压计记录到这一事实。1908年,落到西伯利亚原始大森林中的一颗特大陨石发生了大爆炸,当时也产生了很强的次声波,在几万千米远处,用气压计还记录到了它的波列。但由于通常的次声能量较小,且接收技术落后,故长期以来得不到多大进展。

次声波

英国于1908年6月30日上午5:00记录的西伯利亚Tunguska陨石坠落产生的次声波

在对爆炸声的反常传播进行大量试验的过程中,高恩(Gowan)于1929年注意到了一些当时尚不认识的频率非常低的声波,即现在所谓的“次声波”。从1938年开始,加腾凯尔格(Gatenkerg)才对这种次声波的来源和传播进行了较为深入研究。

从20世纪50年代起,由于高灵敏次声波接收机的问世,以及核武器和载运火箭等产生强大的次声波的出现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、信号处理和传播等次声波理论和次声波技术的研究都有了很大的发展,次声波的应用也逐渐受到人们的注意。

1966年,法国学者加夫洛(Gavreau)首先提出次声的物理性质及其生物学作用问题。

1972年,在巴黎国际噪声专业会议上对次声的定义予以了正式的确定。此后,很快引起国际上的重视和辩论,各个国家对次声的研究就此展开。我国从20世纪70年代以来,也逐步开展了对次声波的研究。

1996年9月24日,全面禁止核试验条约开放签署后,为满足条约的核查需要,国际监测系统计划在全球筹建60个次声台站,构成全球次声波监测网,截止到2014年,已经完成47个次声台站。与此同时,许多研究机构又开始建立新的次声台站,开展次声的火山监测、地震监测以及海啸监测等自然灾害预警研究等。

相关概念

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声波

声波是机械波的一种,在弹性介质(固体、液体气体)中,频率在20~20000 Hz的机械振动称为声振动。由声振动激起的波动称为声波。在空气与水中传播的声波是纵波,在固体中传播的声波则可以是纵波,也可以是横波。声波具有一般波动所共有的特征,能产生反射、折射、衍射、干涉等现象。

声波可以分为3种类型:频率范围为20~20000 Hz 的称为声波(sound wave),可以引起人类的听觉;频率低于20 Hz的称为次声波(infrasonic wave),不会引起人类的听觉;频率高于20000 Hz的称为超声波(supersonic sound),不会引起人类的听觉。

大象、鲸、河马、霍加狓、犀牛和老虎,是通过次声波沟通的,它们能听到也能发出次声波。而鸽子、珍珠鸡、鳍鱼、乌贼、章鱼、鱿鱼、松鸡等也都能听见次声。

声速

声波是机械波,根据热力学和气动理论可知,声波在理想气体中纵波的速度

,其中:γ为热容比,p为无声波存在时气体的静压强,ρ为气体密度。例如,空气的γ=1.4,在标准状态下空气中的声速

由理想气体状态方程

得到,声波在气体中的传播速度声波的传播速度几乎与频率无关,但是由于与速度与介质的密度有关,所以声波的传播速度对于温度和压强的变化很敏感。在同一温度下,声波在液体与固体中的速度大于在空气中的速度。

声波在一些介质中的速度

介质温度(℃)声速(m/s)
空气(1atm)0331
空气(1atm)20343
氢气(1atm)01270
玻璃05500
花岗岩03950
05100
201460
205100
203500

声压

声振动过程出现的压力增量称为声压。在声音传播过程中,压缩区声压是正的,稀疏区是负的。表示声压的物理量过去用微巴表示,即1微巴(μbar)=1达因/厘米(dyn/cm)。自1971年开始,国际标准化组织决定,压力的单位改用帕斯卡,用Pa表示,即1 Pa=1 N/m=10 μbar,以后声压的单位也统一改用Pa。

声压是随时间变化的,为明确起见,声场中某一瞬时的声压值叫做瞬时声压。在一定时间间隔内,最大的瞬时声压称为峰值声压;瞬时声压对时间取均方根值称为有效声压。它们之间的关系为

式中:Prms为有效声压;P(t)为瞬时声压;P(t)的最大值(峰值声压)用Pmax表示。

在次声波的测量中,对声压瞬时值P(t)最为关心,微气压计随时间测量的值就是瞬时值,瞬时值随时间变化的曲线构成次声波形图。

人耳对声的反应,即声音的响应是和声压的对数成比例,所以,在声学中常以声压级表示声压的大小。声压的符号是SPL,单位分贝(dB),其定义为

,式中:P为声压,常取有效值;pref是一个参考声压,通常取闻阈2×10Pa。

随着声波的传播,介质中任一点的声压将随时间做周期性变化,可以证明声压的表达式为

式中:

为声压振幅,ρ为介质密度,A,

和u分别为声波的振幅、角频率和波速。

声强

声强就是声波的平均能流密度,即单位时间内通过垂直于声波传播方向单位面积的声波能量。根据能流密度公式可知,声强为

,可见声强与频率和振幅的平方成正比。声强的单位用W·m来表示。

声强和声压的关系为

,式中

称为有效声压。可见,声波频率越高,不仅声压振幅越大,而且有效声压和声强也越大。

声强级

声强级是为了比较介质中各点声波的强度,规定声强级的基准值为

,即1000 Hz的声波能引起听觉的最弱声强。声强级的单位名称为贝尔,符号为B,因这一单位稍大,实际上通常采用贝尔的1/10,即分贝(dB)为单位,则

。大于100 dB的声音,称之为噪声。

频率

从做简谐振动的无限大平板发出的声音中可以看到声压的瞬时值是简谐的,即

式中:ω为角频率;φ为初相角。声压随时间的变化如下图所示,可以看出,声压从某一值开始从小变大,达到峰值后又减小,经过零变成负值,到负的峰值后第二次上升,当声压上升到和起始值相同时所经过的时间称为周期(T)。周期的单位是s。对于简谐振荡,每秒振荡的周期数叫频率(f),频率的单位是Hz。频率是声音的重要物理量,不同频率的声音给人以不同音调的感觉,而且不同频率的闻阈也不同。

次声波

声压随时间的变化图

简谐振动并不常见,实际碰到的波形并不都是正弦的。如机器的噪声是无规则的,产生语言的声带振动是一些三角波,乐器的声音多半是一些不规则波形的周期振荡。对于这些复杂波形,可以通过频谱分析的方法将它们分解成正弦波,也就是说这些复杂的波形可以由若干个幅度、相位和频率都不同的正弦波合成。

波长

对于某一时刻,声压随空间位置的变化也可作相应的讨论,为简化起见,设声音只在X方向传播,并且声波是单频率的正弦波,此时声压随距离的变化可以写为

此时,将声波在空间变化一周所跨越的距离称为波长(λ),在单位距离中有多少波长叫波数(K),下图所示。

次声波

某一瞬时声压分布

频率(f),角频率(ω),周期(T),波数(K),波长(λ),声速(C)之间的关系可综合如下:

来源

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次声波

各类次声波源示意图

自然声源

现在已知的次声源有:火山爆发、坠入大气的流星、极光、电离层扰动、地震、海啸、台风、龙卷风、雷电等。还有一些来源不明的次声波,如气流流过障碍物产生的强切变和山脉背风波的破碎等均有可能产生次声波。

地震次声波

地震的震源深度比核爆炸要深,其深度有时可达数百千米。当地震发生后,产生的次声波主要有本地次声波、震中次声波和衍射次声波。一般可观测到两组明显区别的次声波抵达,第一组为本地次声波,地震波在地球介质中向外传播,当传播至次声观测台站时,会引起次声观测台站周围的地面运动,而这些地面运动与大气的耦合作用会在次声观测台站周围产生本地次声波。第二组为震中次声波,这两组次声波的振幅一般在0.01 Pa到几Pa之间,频带宽度一般为0.005~10 Hz。

火山喷发产生的次声波

火山喷发前监测到的一般是地震波,喷发开始时才出现次声波。火山喷发刚开始时,气体释放非常快,这个过程中出现尖锐的脉冲信号,之后则是一系列相对较低强度和频率的脉冲串,火山喷发产生的次声信号的形态变化很大。

强风暴和台风产生的次声波

强风暴次声波这种次声波的周期为数秒至5 min,其振幅约为0.05~0.3 Pa,持续时间为数分钟至数小时。观测发现,次声波的声源并不是来自整个风暴区,而是来自风暴区中某一小范围活动中心,并且来向会突然改变。强风暴中,次声波产生的机制可能有三种:强湍流活动、闪电时雷声经长距离传播后声能峰值由高频向低频转移、穿过对流层顶的对流活动造成大气水平气流的扰动等。

台风中心的台风眼产生的次声波可以传播得很远,通常在一二千米远的地方仍可接收到这种次声波,其周期为4~8 s左右,且在一二千米远处的声压一般在几微巴数量级。此外,台风还产生另外几种次声波:一种是由台风气旋运动中湍流运动辐射出次声波,这种次声波声压较小,频谱较宽,在远距离不易收到;另外一种是在台风外围,强风与大浪的波峰冲击形成湍流涡旋辐射出的次声波,这种次声波的频率在10 Hz左右。

晴空湍流产生的次声波

晴空湍流是在大气对流层的雷暴附近、积雨云及积云塔中存在的剧烈气流运动形成的涡旋。当风速垂直切变及密度层结达到某个临界值时,片流被破坏,而形成的湍流。湍流产生次声波的机制与一般喷气流辐射次声波的原理相似,都是由于空气受到扰动产生的,它产生的次声波在地面上接收到的频率大致在零点几赫兹到几赫兹之间。它严重影响飞机的航行,往往造成灾害性事故。

雷电次声波

雷电也会产生次声波,称为次声雷。次声雷是由雷雨云的静电机制产生的,当带电的云产生闪电之后,带电的水滴互相排斥,使带电的大气压力降低,形成一个负压的声稀疏脉冲。然后大气中的电荷骤积,使大气压力超过平衡。这样大气产生一个以负压为起点到正压的声脉冲。这种由静电机制引起的大气压力振动过程比较慢,所以产生次声波。次声雷的声压大致在0.5~50微巴之间。频率在0.2~2赫之间。次声雷向上辐射可达电离层,引起电离层的骚动,对无线电波传播有干扰。

人工声源

目前已知的人工次声源大多是爆炸过程,如化学爆炸、矿爆和大型火箭发射等人工事件有时就能够产生次声波。除此之外,超音速飞机、化学爆炸、一些通风系统、大型高速公路桥梁,甚至公共汽车、推土机、地铁、电汽车、电炉熔炼等均可以产生不同程度的次声。次声常常伴有为其频率整数倍的低频噪声组成的复合声,如大型锅炉、冷却塔、压缩机等人工环境中的次声多为复合声。

化学爆炸产生的次声波

化学爆炸一般都发生在震源深度较浅的地表,其爆炸过程中物质的化学成分发生了变化,使用化学和物理性质不同的炸药,其爆炸的威力和反应速度就会存在一定的差异,化学爆炸释放能量一般需要较长的时间和较大的空间体积,所以化学爆炸产生的压力(约20 GPa)和温度(约3000 k)与核爆炸相比较低。但是,核爆炸产生的高温使爆室周围的岩石介质气化,会对核爆炸能量的释放产生一定的阻碍,化爆与核爆相比可较快地释放能量。研究发现,核爆次声与大型化爆激发的次声有较大程度的相似。

飞机火箭产生的次声波

飞机飞过的地方,空气压力形成字母“N”形状的波形,这种压力波伴随着飞机向波前法线方向传播,如果飞机很大,又飞得很高,则传到地面的轰声就很低,其中就包含了次声波。距离地面几千米高的飞机产生的次声波声压可达到几微巴数量级,这种次声波传播速度比声速大,有时会超过6 m/s。

火箭飞行时,产生次声信号的机理与飞机相似,但是,它产生的空气动力波比飞机强很多,火箭产生的次声波的声压幅值可达20 μbar数量级,信号会持续几分钟,甚至10分钟左右。

特点

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来源广

既有源于自然的次声波声源,火山爆发、坠人大气的流星、极光、电离层扰动、地震、海啸、台风、龙卷风、雷电等;也有人工制造的声源,如化学爆炸、矿爆和大型火箭发射等。

穿透力强

次声波还具有很强的穿透能力,可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船只等障碍物。7000 Hz的声波用一张纸即可阻挡,而7 Hz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。

传播远

次声波在大气中传播距离较普通声波远得多。据研究,声波在大气传播时衰减率大体上是与声波频率的平方成正比,即频率越低,衰减则越少,传播的距离则越远。这是因为声是机械振动,频率越高引起空气分子之间的摩擦愈厉害,能量损耗愈快;反之,频率愈低,能量损耗愈慢。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35圈。

发生共振

次声波如果和周围物体发生共振,能放出相当大的能量,如4~8 Hz的次声能在人的腹腔里产生共振,可使心脏和肺壁出现强烈共振而受损。

测量

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次声波检测核心技术是次声传感器研制。商品化检测设备或科研专用监测仪器主要采用自动补偿光纤次声波传感器﹑次声波压力传感器﹑双电容式次声接收器﹑高灵敏度宽频带电容次声传感器或电容式次声接收器等进行次声测量。而次声监测技术是全面禁止核试验的四种监测技术手段(次声、水声、地震、放射性核素)之一。

气压探测器

大气中的次声波,常用精密的微压计进行探测,微压计可根据需要调节到一定的频率范围内,记录大气中压力的微小变化。为了确定波动的来向和传播速度,克服干扰,可以在小范围内进行微压计列阵观测确定出次声波的位置。

次声波接收器的种类很多,最常用的是微气压计,它是利用次声引起空气压力变化的原理制得的,即次声在大气中传输时会引起空气的压力和密度的改变,以及空气质点的微小位移,通过测定次声所引起的气压的变化达到接收次声波的目的。

微气压计(泛指次声接收器,也称传声器)按其换能方式不同分为动圈式、动铁式、变电感式、电阻式、热线式、电化学式等。虽然种类很多,但万变不离其宗,它们都遵循一共同的换能原则,即声压→机械位移→电信号。目前国内使用较为普遍的一种次声波传声器为电容式次声波传声器,其具有灵敏度高、体积小、输出信号较强的优点。电容式次声波传声器的结构除了声学部分外还有电学部分,如下图所示。

次声波

电容式次声波传声器

应用

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预测自然灾害

我国沿海的一些有经验的渔民早就利用次声波来为自己服务了,他们采用的方法是将特制的皮膜做成的大鼓(后来用充气球)放在海边,出海前将耳朵紧贴在皮膜上“听”,如感到耳膜疼痛,那就说明远处有风暴或有巨浪,渔船不能出海。原因在于当次声波传到皮鼓或气球时引起共鸣,由于其声压较大,会使人的耳膜发生较大幅度的低频振动,从而引起疼痛的感觉。

研究自然次声波的特性和产生机制,预测自然灾害性事件。例如,台风卷起巨大海浪互相撞击摩擦频率为8~13赫兹,由于它的传播速度远快于台风移动速度,因此,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。当地震发生时,会有各种不同频率次声波产生。这主要是由于地壳层的结构的不连续、不均匀,在各种应力的作用下,在大区域内而形成多个应力区,随着应力场总体的发展,有的应力不断集中加强而形成地震发源中心,产生一股强大的剪切应力,迅速将地层岩从上而下方向切开。与此同时,在应力不断集中的过程,就伴随着强度不断加强的各种次声波的产生。因此,能准确掌握地震发出不同强度的次声波预兆,对于预防地震的发生是很有现实意义的。对于了解地球内部构造和地下矿藏的分布也是很有现实意义的。

通过研究自然现象(如极光、火山)产生的次声波特性及机制,更深入地认识这些自然现象的特性及运动规律。如人们利用极光产生的次声波的特性来研究极光活动的规律;通过测量火山辐射次声波的频谱来区分火山的活动类型;通过测量火山产生次声波大小来计算火山喷发的能量等。

武器

在第二次世界大战期间,纳粹德国就开始了有关次声武器的秘密研究,自20世纪60年代起,国外就竞相研究次声武器,如今美、法、日、俄等国都已研制出了次声枪和次声炸弹。另外,美国还将次声波用于小型非致命武器的开发上。早在20世纪70年代,美警方就开发了用于控制骚乱人群的次声武器,即使人“僵化"或失去战斗力的次声枪。90年代,一些科研机构在美军方资助下专门研制小型化的高功率次声发生器,并进行了战场模拟试验。1995年底美国出兵干涉波黑内战时,就曾秘密对波黑塞军阵地进行过非致命的次声攻击。为预防劫机事件和恐怖袭击,目前已由总部设在加利福尼亚州圣迭戈的美国技术公司研制出一种声波枪。这种新型声波武器可以发射“声波子弹”,即集束声波。威力强大的集束声波能够使劫机分子暂时失去行动能力,从而阻止劫机事件的发生。但这种声波不会对飞机本身造成丝毫损害。美国新增加的空中警察将配备这种新型声波枪。

次声波武器是指能发射低于20 Hz次声波的大功率武器装置。次声波之所以会被用作军事武器,在于次声波和人体器官固有频率相近,于是会产生共振。次声波与人体器官的共振会导致器官变形、移位、甚至破裂,从而达到杀伤目的。次声波武器大体可分为两类,即神经型次声武器和器官型次声武器。致伤效应神经型次声武器的次声频率和人脑阿尔法节律(8~12 Hz)很接近;所以,次声波作用于人体时引起人的大脑共振,对心理和意识产生影响。轻者感觉不适,注意力下降,情绪不安,导致头昏、头晕、烦躁、耳鸣、恶心;严重时使人神经错乱,癫狂不止,休克昏厥,丧失思维能力。器官型次声武器的频率和人体内脏器官的固有频率(4~18 Hz)相近,会引起人的五脏六腑产生强烈共振。剧烈抖动、狂跳,轻者肌肉痉挛,全身颤抖,呼吸困难;重者血管破裂,内脏损伤,甚至迅速死亡。主要的防护措施包括物理屏蔽和音乐“掩盖”,主要的治疗措施包括医学防护、对症治疗和中药治疗。

次声武器与传统的常规武器相比,其具有突袭、隐蔽性好;作用距离远,穿透能力强;在杀伤敌人的同时,不会造成环境污染,不破坏敌方的武器装备等独特的优点,军事科学家已把它列为未来战争中新概念武器的重要成员。

此外,利用次声波接收器可测出次声波发源地点,这在现代战争中,对敌人火炮、导弹及火箭发射地点探测起着很重要的作用。尤其当敌人火炮阵地布置在隐蔽的山谷或坑道里,雷达与激光等都很难探测得出其位置。但利用次声波接收器探测却大显神通,主要原因是由于火炮发射时,炮口产生较强的冲击波,冲击波传播一段距离后,高频声波成分衰减得较快,剩下来的便是次声波,当其传播到达次声波接收机后,即转换成电信号。由次声波到达各传声器的时差,从而可计出次声波源的位置,为保证定位精度v计入地面温度及风向、风速等气象因素的影响。目前的次声波定位接收仪器都装备有专用电子计算机,能快速地计算出敌人火炮或火箭在各种复杂情况下的方位。

探测气象过程

大气次声波能够长距离输送大气中的能量和动量,对大气动力学的研究有一定意义。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。

器官检查

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。

海难救援

利用次声波极强的穿透力,国际海难救助组织就在一些远离大陆的海岛上建立起“次声定位站”,监测着海潮的洋面。一旦船只或飞机失事,可以通过次声波迅速测定方位,以便进行救助。

矿山围岩实时监测

花岗岩作为矿山深部开采常见围岩,在高应力条件下受到开挖扰动的影响,极易出现顶板冒落、巷道片帮等现象,故其稳定性直接关系到矿山安全开采,因此,对围岩体进行实时监测就显得极为重要。岩体次声波现场监测,可发现岩石破坏的前兆特征,保障工程安全。

动物反应和人体反应

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动物反应

动物实验证明,将狗和猴子置于次声波的作用之下,次声波的频率为7~9 Hz,在172 dB的强次声作用下,发现狗和猴子出现呼吸困难;当声强达185~195 dB时,动物全部死亡。进一步研究发现,动物致死的主要原因是由于次声波与动物的内脏器官产生了共振,使心脏破裂所造成的。

当地球上某一点发生强烈地震或发生海啸而掀起巨浪时,所产生的次声波能传到几千千米之外。由于某些动物能够听到次声波,所以在人类还没有发现时,它们早已显得惶恐不安,或深藏远匿。人类利用某些动物的反常行为预报地震或海啸等自然灾害,正是因为这些动物对次声波的反应异常。例如,在我国沿海地区的人们发现,每当夏季台风来到之前,许多可恶的蚊子、老鼠总是躲藏起来。漂浮在海面的腔肠动物叫做水母却对次声波很敏感,每逢风暴来临之前,这些水母便提前逃避得无影无踪了。有经验的渔民或海员,一见水母都消形匿迹,即可断定风暴将即来临,而及早把船艘驶进港湾里去躲避。

人体反应

危害

国内外流行病学调查结果表明,次声波可对人体造成危害。当人体受到低强度次声影响后,主要表现为非特异性的应激反应及神经内分泌失调症状:烦躁、中耳压迫、耳痛、耳鸣以及头疼﹑恶心、呕吐、平衡失调﹑视觉模糊等;也有报道次声波会使人体血压、心率、呼吸发生改变等。如以10 Hz、135 dB的次声作用人体15 min,则人体内多处器官有振动感,实验结束后,受试者感到极度疲乏无力。高强度的次声甚至可导致人体严重的生理变化,甚至死亡。

原来,人体各器官都有其固有的振动频率,而这种频率在3~17 Hz之间,称为人体阿尔法节律。如头部为8~12 Hz,胸腔为4~6 Hz,心脏为5 Hz,腹腔为6~9 Hz。人体的这些固有频律正好在次声频率范围内。次声对机体的原发性作用机制是引起器官、组织的共振反应。在一般情况下,通过作用到系统的各种力是平衡的,当机体处于次声声压场时,若压强达到一定程度,即变为主要作用力,在其作用下构成机体的弹性壁进入振动状态,外壁的振动传导给内部组织器官,如果某一部的自身频率接近或符合激发作用的振动频率,它将扩大振幅并继续振动,即产生共振反应。次声以引发振动的方式既可作用于机体各器官,又可以作用到细胞结构,可以直接作用到各种组织和细胞的原生质膜和线粒体膜,改变细胞膜的通透性,影响一些酶与质膜的结合状态和活性,从而影响生物氧化过程和能量代谢过程,降低抗氧化系统的功能,出现适应性反应或脱适应性反应的时相变化。次声可以导致微循环障碍,可影响组织器官的营养。

通常人耳鼓膜能承受的声波强度是20~80 dB,一旦强度超过这个界限,就会对健康产生危害。科学家们研究后普遍认为,次声强度在140 dB左右时,即使作用时间较短也会引起人体内脏器官机能改变;当次声强度上升到150 dB时,则会引起人体内某些器官产生病变;如次声强度再升高,不仅会使人生理病理方面产生明显变化,甚至会导致人伤亡。因此把150 dB的声强级定为人体承受次声的安全极限。法国有一家次声研究所在进行一项次声试验时,曾因技术上的差错使次声波逃逸出去,结果导致30多人全身软瘫,骨骼粉碎而离开人世。

益处

次声对生物体不仅有害,也有许多益处。临床和动物实验证明,次声能够影响人体的许多功能,对一些疾病有治疗价值:次声仪可以复制人体低频声波,能够改善循环,调理气、血,增加免疫力,加快炎症消退,松弛紧张的肌肉,减轻疲劳、疼痛、不适等。低频声音治疗仪是由加利弗尼亚气功研究协会研制,这种仪器产生的声波频率在8~14 Hz,而且速度慢,声波以随机的频率产生,没有两个连续的波以同一频率产生。这种声波的频率范围保证在8~14 Hz之间,缓慢而轻柔,可以对人体产生按摩作用,以这种能量形式治疗可以达到任何组织和细胞,对活的生物组织明显有益。

注释

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大气密度层结是指:处于静止状态的大气的温度和密度在垂直方向上的分布规律。

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词条目录
  1. 历史
  2. 相关概念
  3. 声波
  4. 声速
  5. 声压
  6. 声强
  7. 声强级
  8. 频率
  9. 波长
  10. 来源
  11. 自然声源
  12. 地震次声波
  13. 火山喷发产生的次声波
  14. 强风暴和台风产生的次声波
  15. 晴空湍流产生的次声波
  16. 雷电次声波
  17. 人工声源
  18. 化学爆炸产生的次声波
  19. 飞机火箭产生的次声波
  20. 特点
  21. 来源广
  22. 穿透力强
  23. 传播远
  24. 发生共振
  25. 测量
  26. 应用
  27. 预测自然灾害
  28. 武器
  29. 探测气象过程
  30. 器官检查
  31. 海难救援
  32. 矿山围岩实时监测
  33. 动物反应和人体反应
  34. 动物反应
  35. 人体反应
  36. 危害
  37. 益处
  38. 注释

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