次声学

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在距离声源100~200公里处,次声信号很弱,通常将这样的区域称为影区。在某种大气温度分布条件下,经过声道传输次声波聚集在某一区域,这一区域称它为聚焦区。

风也会对次声在大气中的传播产生很大的影响。次声的传播在顺风和逆风时差别很大:顺风时,声线较集中于低层大气;逆风时,产生较大的影区。

不同频率的次声在大气声道中传播速度不相同,产生频散现象,这使得在不同地点测得次声波的波形各不相同。

大气的密度随高度增加而递减,如果次声波的波长很大,例如有几十公里长,这时,在一个波长的范围内,大气密度已经产生显著的变化了。当大气媒质在声波的作用下受到压缩时,它的重心较周围媒质提高,这时除了弹性恢复力作用外,它还受重力的作用。反之,当它在声波作用下膨胀时,也有附加重力作用使它恢复到平衡状态。所以长周期的次声波,除了弹性力作用外,还附加有重力的作用,这种情况下,次声波通常称为声重力波。

声重力波在大气中传播时,在理论上可以看作是一些简正波的叠加。基本上可分为声分支和重力分支。它们在大气中传播都具有频散现象。由于重力分支主要能量在地面附近传播。相应地面附近温度较高,因此传播速度较大。

次声测量包括次声接收、记录、探测和分析等。

次声学的应用

早在第二次世界大战前,次声方法已应用于探测火炮的位置,可是直到50年代,它在其他方面的应用问题才开始被人们注意,它的应用前景是很广阔的,大致可分为下列几个方面:

通过研究自然现象产生的次声波的特性和产生机制,更深入地认识这些现象的特性和规律。例如人们利用测定极光产生次声波的特性来研究极光恬动的规律等。

利用接收到的被测声源所辐射出的次声波,探测它的位置、大小和其他特性,例如通过接收核爆炸、火箭发射火炮或台风所产生的次声波去探测这些次声源的有关参量。

预测自然灾害性事件,许多灾害性现象如火山喷发、龙卷风和雷暴等在发生前可能会辐射出次声波,因此有可能利用这些前兆现象预测灾害事件。

次声在大气中传播时,很容易受到大气媒质的影响,它与大气中风和温度分布等有密切的联系。因此可以通过测定自然或人工产生的次声波在大气中传播特性的测定,可以探测某些大规模气象的性质和规律。这种方法的优点在于可以对大范围大气进行连续不断的探测和监视。

通过测定次声波与大气中其他波动的相互作用的结果,探测这些活动特性。例如在电离层中次声波的作用使电波传播受到行进性干扰。可以通过测定次声波的特性,更进一步揭示电离层扰动的规律。同样,通过测定声波与重力波或其他波动的作用,可以研究这些波动的活动规律。

人和其他生物不仅能够对次声产生某种反应,而且他(它)们的某些器官也会发出微弱的次声,因此可以利用测定这些次声波的特性来了解人体或其他生物相应器官的活动情况。

  • 本文由 发表于 2020年3月28日
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