书城童书物理知识知道点:走进声音世界
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第27章 “闹中取静”之谜

100多年前,德国和法国在法国某地发生了战斗。激烈的炮火声震四方,在几百千米之外都清晰可闻。可是有人来到离开前线并不太远的巴黎市郊,却发现这里异常寂静,几乎听不到枪炮声。

无独有偶,20世纪初,荷兰一座军火库突然爆炸,惊天动地的轰响,惊扰得几十千米之外的城乡鸡犬不宁,可是离开出事地点只有几千米的一些地方的居民,却不知道爆炸这回事,因为他们根本就没有听到爆炸声……据说,在第一、二次世界大战期间,也曾发现过此类奇异现象。

震天的巨响,近处没听到,远处却听得清,岂非咄咄怪事?为了解开这个谜,科学家进行了深入的分析和研究,最后终于搞清楚,原来这种现象的发生,是地球大气层一手造成的。

大家知道,在地球周围裹着厚厚的大气层。很早人们就发现,大气层各处的温度是不同的。一般说来,离开地面越高,它的温度就越低。但是,当高度超过10千米时,情况却发生了变化:从10~50千米这个范围内,高度越高,温度也就越高。声波有个古怪的“脾气”,它在温度高的地方跑得快,而在温度低的地方跑得慢。因此,声波在不同高度的大气层中的传播速度也就不同:在大气下层,速度随高度的增加而减小;在大气上层,速度却随高度的增加而增大。

如果我们把一队短跑运动员,按照他们的速度大小由高到低并列排成一行的话,那么起跑以后,他们就不会再保持原来的水平线,而是逐渐发生弯曲,形成一条由速度高弯向速度低的弧线。同样的道理,在大气层中传播的声波,由于在不同高度上速度不同,传播路线也要发生弯曲:在大气下层向上弯曲,而在大气上层要向下弯曲,这种现象叫做声音的弯射。

明白了上面的道理,我们就可以回过头来解释刚才的问题了。当地面上由于爆炸等原因产生巨响时,强大的声浪传向了四面八方。其中沿着地面传播的声波,由于沿途树木、山岳、建筑物以及其他凹凸不平物体的反射和吸收,传不多远便消耗殆尽了。而涌向大气层的声波,开始慢慢向上弯曲,到了一定高度的高空后,又逐渐弯向了地面。如果声波很强,到达地面的声波还可以继续这样的弯射,以致把声音传到很远的地方。然而在地面声波传不到,弯射的声波又到达不了的广大中间地带,虽然离开声源并不甚远,却“闹中取静”,成了听不到巨响的“寂静区”。