文華
神秘的巨響
如果你仔細聆聽,就會發(fā)現(xiàn)周圍正被各種聲音環(huán)繞,汽車聲、鈴聲、樂器聲,這些聲音有明確的聲音來源,并不神秘。而在許多地區(qū),還有一些人會突然聽到來自高空的隆隆聲,仿佛是天在震動,但完全不知道這些聲音是什么制造的。人們將這一現(xiàn)象稱作天震。
比如在2011年,在美國北卡羅來納州沿海地區(qū)居住的居民就會偶爾聽到數(shù)聲巨響,伴隨一個很長的隆隆聲,很像怪獸在怒吼,或者有人在遠方吹號角,時間長達十分鐘之久。聲音大到據(jù)說能震動窗戶和門,讓桌上的水杯突然掉下。大家都以為附近突然發(fā)生了地震,或者是有軍隊在遠方發(fā)射遠程炮火。然而,當(dāng)時天氣晴朗,沒有任何地震或者雷暴的跡象。聞訊而來的記者調(diào)查后,也排除了常見的人為因素,比如采石廠正在附近爆破,或者飛行器在飛行時,因超越音速而產(chǎn)生的強烈的聲響。由于聲音來歷不明,所以一些人擔(dān)心這代表著世界末日要來臨。
正當(dāng)北卡羅來納州的人們心有余悸,恐慌不已時,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)幾個世紀(jì)以來,在世界各地,特別是居住在大型水體附近的人也會有類似的遭遇,他們聽到了巨響,但找不到聲音的來源。
那么,這些神秘的響聲到底是怎么產(chǎn)生的呢?
科學(xué)家認為,天震現(xiàn)象雖然并不少見,但產(chǎn)生的原因卻各不相同。
地震在作祟?
早在幾百年前,人類就發(fā)現(xiàn)了地震與天震的關(guān)系。而在1975年,美國地質(zhì)調(diào)查局首次確認了各級地震所能引發(fā)的聲音頻率,比如,震級為2~2.8的地震,在縱波(地震的兩種波之一)到來的0.02秒內(nèi),能產(chǎn)生40~70Hz的聲音信號,這一頻率屬于人類能聽到的范圍,隨后在橫波到來的2秒后,逐漸消失。
那么,發(fā)生天震的這些區(qū)域是不是發(fā)生了一些小型地震呢?研究者認為這種情況是可能的。特別是如果這類地震發(fā)生在淺層時,地面會充當(dāng)巨型低音揚聲器,將縱波產(chǎn)生的振動放大。不過,由于縱波速度較快但勢弱,人們只會聽到一聲沉悶的聲響,卻不會感覺到地震。
巖爆(巖石突然爆裂的現(xiàn)象)就可以算作是一類小而近地表的地震,它們能夠產(chǎn)生很大的聲響。大多數(shù)巖爆是由于采礦造成的,這是因為當(dāng)覆蓋在巖石上的重量突然去除后,巖體中積聚的能量就會爆發(fā)性釋放。但偶爾,在地下幾百米深的花崗巖或變質(zhì)巖中,也會發(fā)生巖爆現(xiàn)象。這個時候,人們將不會看到被拋出的巖石碎片,而只是聽到連續(xù)的爆炸聲。
海浪沖擊導(dǎo)致的?
人們發(fā)現(xiàn),許多發(fā)生天震的地區(qū)有一個共同點,就是都靠近海邊,所以他們推測,一些天震也許是海浪造成的。
2004年,印度尼西亞蘇門答臘島附近海域發(fā)生大型地震并引發(fā)海嘯,一些現(xiàn)場采訪的記者發(fā)現(xiàn),在海嘯沖向海岸時,近岸處的海水中都會產(chǎn)生巨大的爆破聲。而在美國加州的一個著名沖浪點居住的人們,也會經(jīng)常聽到類似的聲音。所以,這些住在海邊的人們聽到的天震,可能正是大的海浪造成的。
然而,海浪是如何產(chǎn)生巨響的呢?由于這些爆炸聲響起時,往往有火球出現(xiàn),研究者提出了一種推測,當(dāng)遙遠的海上風(fēng)暴產(chǎn)生了巨浪時,這些巨浪向岸邊快速涌來,會破壞近海海床巖體,海床巖體就會釋放壓力,產(chǎn)生爆破聲,巖體里的甲烷水合物也會釋放大量的甲烷,甲烷自燃產(chǎn)生火球。
不過,還有一些人認為天震可能不是由大波浪造成的,而是海嘯或者地震破壞了海底甲烷水合物層,這一層瞬間釋放出大量可自燃的甲烷氣體,于是人們就聽到了爆破聲。
不過,在近岸處發(fā)生的海底滑坡也可能破壞甲烷水合物層,從而釋放出甲烷,這也有可能解釋爆破聲。
會發(fā)聲的沙子
還有些不明響聲來源于沙丘。沙子,似乎是安靜的,但在風(fēng)力的推動下沙子向下流瀉時,含有石英晶體的沙粒因摩擦發(fā)生振動產(chǎn)生聲響,由此,沙丘也能產(chǎn)生各種頻率的聲音,比如哨聲、振鳴聲、豎琴聲等。
但偶爾,當(dāng)沙丘非常大,并發(fā)生崩塌時,會導(dǎo)致上下層砂礫發(fā)生共振,共振放大了音量,形成巨大的回響聲。這時的聲響聽起來像是一架在低空盤旋的螺旋槳飛機發(fā)出的聲音,聲音強度與轟隆隆的雷聲相當(dāng),在周圍幾千米的范圍內(nèi)都能聽到,持續(xù)時間長達幾分鐘。它們還可以產(chǎn)生非常小的地震波,讓屋子里的物體發(fā)生振動。我國敦煌就有一座享譽中外的鳴沙山,是以其沙丘發(fā)出轟隆的巨響而得名。
天外之音
我們知道,流星穿越地球大氣層時,可以產(chǎn)生不同強度的聲波。由于聲波從上層大氣到達地表需要一段時間,所以,當(dāng)我們聽到流星的聲音時,流星的可見痕跡已經(jīng)消失了。因此,特別是在白天,我們也許就只是聽到一聲怪響,而看不到聲音的制造者—流星。
不過,也有人認為太陽會輻射出非常強的高速帶電粒子,當(dāng)這些粒子碰撞到地球大氣層的空氣時,也會制造出很大的噪音。endprint
大科技·科學(xué)之謎2017年11期