书城童书物理知识知道点:走进声音世界
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第26章 从“夜半钟声到客船”说开来

一个秋天的夜晚,唐朝人张继乘船来到苏州城外的枫桥。江南水乡秋夜幽美的景色,吸引着这位怀着忧愁的游子,使他领略到一种情味隽永的诗意美,于是他写下了意境清远的小诗《枫桥夜泊》:

月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠。

姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。

诗的大意是:月落夜深,江面上弥漫着茫茫雾气。透过朦胧的夜色,可以看到星星点点渔家的灯火,映照在船上正在睡眠的旅客身上。这时,城外寒山寺的大钟敲响了,阵阵悠扬的钟声,从遥远的地方传到了停在岸边的船上。

张继的这首诗清丽迥远,情景交融,是流传千古、脍炙人口的佳作。特别是最后一句“夜半钟声到客船”,不但是全诗神韵最完美的体现,而且,从科学角度讲,它还客观地描述了一种自然现象。

大家或许都有这样的生活体验:夜里声音比白天传得远。白天,尤其是炎热夏天的中午,无论怎样大声呼喊,声音也传不远;可是到了夜里,远处的叫喊声都能听得一清二楚。热天傍晚在外乘凉,人们常常可以听到远处传来的各种声音,而这些声音白天是很少听得到的。“夜半钟声到客船”正是这一类现象的生动描述。

许多大城市都矗立着巨大的报时钟,悠扬的钟声,向周围的人们准确地报告着时间。

你若是一个有心人就会发现:夜晚和清晨,钟声听上去很清楚,一到白天,钟声听起来就不太清楚了,有时甚至听不见。

那么,为什么会“夜半钟声到客船”呢?

有人可能会说,这是因为夜晚和清晨的环境安静,而白天声音嘈杂。

其实不然。广袤无垠的大沙漠,白天和夜晚都异常安静,然而在那里白天却很难听到远处的声音,甚至在几十米外爆破,人们都常常听不到爆炸声。可是到了夜晚,情况就不同了,空中不时传来各种声音,间或还能听到远处城市的喧嚣声,人们戏称它为声音的“海市蜃楼”。

究竟什么原因使声音在夜间比白天传得远呢?原来这也是声音弯射的结果。

声音是靠着空气来传播的。它在温度均匀的空气里,是笔直地往前跑,一碰到空气的温度有高有低时,它就尽拣温度低的地方走,于是声音就“拐弯”了。

白天,太阳把大地晒得很热,地面的温度远高于高空的温度。这时声音传播的路线向上弯曲,这样离开发声物体稍远一些的地方,声音就传不到,形成寂静区。人们在寂静区里是听不到发声物体发出的声音的。而到了夜晚情况发生了变化,地面由于迅速散热,使得它的温度低于了空气的温度,而且离开地面越高,空气的温度也就越高。这时声波传播的路线变成了向下弯曲,这样地面附近就没有了寂静区,声音传向了远方。如果声波较强,传到地面的声音还会被地面反射到高空中,声波就会继续上面的弯射过程,直到最后消耗殆尽为止。这样一来,声音就会传向很远的地方。于是,人们在很远以外也能清晰地听到钟声。看来,“夜半钟声到客船”还真有点科学道理呢!

声音的这种脾气,会造成一些有趣的现象。在炎热的沙漠里,地面附近的温度极高,如果在50~60米以外有人在大声呼喊,只能看见他的嘴在动,却听不到声音。这是由于喊声发出后,很快就往上拐到高空中去了。相反,在冰天雪地里,地面附近的温度比空中来得低,声音全都沿着地面传播,因此人们大声呼叫时,能传播得很远,甚至在1000~2000米以外也能听见。

滑铁卢战役

有时,由于接近地面的空气温度忽高忽低,声音也会跟着拐上拐下,往往造成一些较近的区域听不到声音,更远的地方反而能听到声音。1815年6月,在著名的滑铁卢战役中,战斗打响以后,部署在战场附近的25千米处的格鲁希军团竟无一人听到炮声,因此没能按作战计划及时赶来支援拿破仑。而在更远的地方,隆隆的炮声却清晰可闻。声音的传播性质影响到一个战役的胜败。