嘘!宇宙轻声爆炸了
宇宙大爆炸的声音我们听获得吗?谜底是否认的,因为声波是机械波,声音传布需要介质,而真空中没有这种介质,所以宇宙大爆炸是没有声音的。若是我们很是有幸地亲临宇宙大爆炸的现场,也只能看到异常刺眼的光线,而听不到任何声响。
那么,若是那时宇宙中有传布声音的介质,能让我们听到宇宙大爆炸的声音,那么这个声音有多大呢?
这个声音计较起来比力复杂,而要研究这个声音,还得从宇宙大爆炸的遗迹——宇宙微波布景入手。科学家按照天文千里镜收集到的最新数据资料,对宇宙微波布景的温度转变进行了阐发(宇宙降生40万年至76万年发出的辐射),并将这种转变插手计较机软件中,模拟出了大爆炸的声音,最终估算出宇宙大爆炸的声响大约在100分贝~120分贝之间。这个声音就半斤八两于我们站在开启的电锯旁,或者站在离喷气式策动机100米远的处所听到的声音。固然已经接近人耳的痛阈值(人耳起头感应痛苦悲伤的声音称为痛阈,其声级为120分贝),可是和我们想象的那种庞大爆炸的声响很纷歧样。
可能良多人会很诧异,那么庞大的爆炸居然只有这么点大的声音?其实这已经不小了,因为那时宇宙可不像我们想象的那么大,而是极小极小,比原子、电子还要小很多。这么小的宇宙爆炸,能发生那么大的响声,已经够大的了。而且跟着宇宙的急剧膨胀,它的波长被急速拉长,使我们“听”到的声音变得很低。并且早期宇宙的爆炸波要穿过密度较大的时空介质,若是这个爆炸波转化当作声音,就像被敲响的钟那样低落。
传说之外的“狮吼功”
说完了宇宙大爆炸的声音,我们再来说说传说中的狮吼功。
在一些武侠影视剧中,某些武林高手能发出威力壮大的狮吼功。庞大的声响像风一样囊括灰尘,横扫在场的所有人,桌子、椅子等各类物品被损毁自不必说了,只有内功深挚的人能扛得住,那些小草头神们底子不胜一击,被震得七窍流血而死……这些其实只是文艺作品的夸张描写或平易近间传说,实际中并没有科学的佐证。
可是传说之外,人的声音也确实有它的威力,好比,一位俄罗斯的女孩能发出跨越100分贝的声音,这个声音比火车开动的声音还大,以至于把灌音棚里的声音记实软件都震瘫痪了。有人还对着一个玻璃杯大吼,成果,玻璃杯碎了。这此中的原因大师都很熟悉——共振。
就拿玻璃来说。起首,每块玻璃都有一个自然的共振频率,您敲一下巨细纷歧样的玻璃杯,您就会发现,它们的声音凹凸是纷歧样的。若是声波的频率与之不异,就可能使玻璃的震动加大幅度,最后就有可能把玻璃震碎。
其次,声音强度要很大。声音很大,对玻璃施加的压力也就大,是以对玻璃的“进犯”力度就大,玻璃就更轻易“受伤”。就像一队士兵在桥上齐步走一样,士兵越多,齐步走发生的强度也越大,就使桥发生的共振更强烈,最后有可能使桥塌陷。
第三,玻璃自己出缺陷。每件物品的概况都遍布着我们看不到的裂纹,它们是最亏弱的处所,受到声波“袭击”时,它们会当作为冲破点,起首裂开。这就是为什么声波也能把物体震碎、震倒的原因了。
声波的共振也能使人体器官受伤。人体各器官的固有频率大约在3~17赫兹之间,若是振动频率与这个频率很附近,而且强度很大,那么就会引起共振,致使器官毁伤。
20赫兹以下是一般人们听不到的次声波,次声波的频率与人体各器官的固有频率附近,有可能会对人造当作危险。次声波兵器就是操纵了次声波的这一特点来制造的。在日常糊口中,好比雷电所发生的次声波就能置人于死地,这样的例子并不少:2009年炎天,余杭的一个小女孩就死于雷电发生的次声波。2007年的一天,重庆一个施工队的工棚内5人也死于雷电发生的次声波……
剖解“声音”
泛泛我们怎么权衡声音巨细的呢?这就涉及到声音的强度。用来怀抱声音强度的分贝,此中“分”指的是十分之一,而“贝”指的是贝尔,1贝尔等于10分贝。和0℃一样,0分贝是声响的一个分界尺度,它指的是听力正常的人可能听到的最小的声音,这个声音半斤八两于一只在3米开外飞的蚊子制造的声响。而现实上,良多人都听不到这个声音,所以我们也不必追求超等听力,只要能听到25分贝摆布的声音,听力都属正常的。分贝越高,声音就越大。一般来说,人耳能承受的最大限度是120分贝。
与声音有关的除了我们常说的强度之外,最常见的还有频率、振幅。
先说频率。声音的频率就是1秒内声音振动的次数,1秒内振动1次为1赫兹,振动100次为100赫兹。人耳听觉的频率规模约为20~20000赫兹,低于20赫兹为次声波,高于20000赫兹为超声波。次声波和超声波我们人耳是听不到的。
声音的频率决议声音的凹凸。频率越高,则声音的调子越高,频率越低,则声音的调子越低。它一般和声音的强度没有关系。但高频率声音会对我们发生不适的感受——粉笔划黑板的吱吱声、女人的尖啼声等等。
再说振幅。振幅就是物体振动的巨细幅度。振幅和声音的强度有关,振幅大,强度就大。大钟振动的幅度比小钟大,所以声音就大。我们用过音响就会知道,音箱越大,音量就越大,因为大音箱可以发生大的振幅。
别的,声音的强度与距离有关,这就不多说了。
最后还得说一下传布介质。在文章的开首我们说到,在真空中,声音是无法传布的,即使是宇宙大爆炸那样的“巨响”,我们都听不到,这是因为声音的传布需要介质。
传布介质影响声音的传布速度。不异的声音,在分歧介质中传布时速度分歧。一般来说,声音在固体中的传布速度大于在液体中,在液体中的传布速度大于在气体中。好比在空气中,声音传布速度大约是340米每秒摆布,而在水中传布速度是1500米每秒。也就是说,同样的声音在水中比在空气中传布得更远。若是是水结当作冰,传布速度会快1倍,达到3230米每秒。所以古代人把耳朵贴在地面上,就可以听到远处戎马步履的声音,这是因为地面传布声音要比空气传布得更快、更远。把耳朵贴在铁轨上,可以听到远处的火车隆隆声,因为钢铁中声音传布速度在5200米每秒以上。
声音具有能量
这里还有一个有意思的问题,声音具有能量吗?因为发生声音会耗损能量,所以按照能量守恒定律,声音也具有能量。那么声音有几多能量呢?
若是换算起来的话,0分贝的能量大约是1.85×10-15焦耳,而70分贝时的能量是1.86×10-6焦耳;当达到120分贝时,能量为1.81×10-2焦耳;即使是最厉害的核弹,发生的能量大约为2.1×1017焦耳,其爆炸的声响大约是301分贝摆布。这类爆炸能震碎离爆炸中间2000千米之外的玻璃窗。这是什么概念呢?我们可以简单比力一下,一度电(即1千瓦·时的电量)的能量半斤八两于3.6×106焦耳,那么1度电能做什么呢?1度电能供给9瓦的节能灯持续照明100小时以上;能让一辆功率为200瓦、时速20千米的电动自行车充沛电之后,跑上100千米;还足够让20台电脑运转1小时。而美国一年的总用电量的能量半斤八两于1.4×1019焦耳。
用我们泛泛措辞的声音杀不死人,可是声音是有能量的,所以声音才有必然的粉碎力,这大要就是传说中“狮吼功”具有杀伤力的根源吧。
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