声音真奇妙 蹦跳向前跑

华兴恒

同学们都知道，声音是由物体振动产生的；振动停止了，发声也就停止了。大家还知道，声音不能在真空中传播；声音在1标准大气压、15℃的空气传播的速度是340m/s，随着温度的升高，聲音的传播速度会增大。这些关于声音的知识，同学们都已耳熟能详了。不过声音在传播的过程中，有时会像一个高高兴兴的孩童，“蹦蹦跳跳”地向前传播，同学们知道这究竟是怎么回事吗？

声音在空气中是以波的形式传播的，它在传播过程中有这样的特性：在空气中温度均匀分布的情况下，声波是以直线传播的；如果空气的温度不均匀，声音会向温度低的区域偏折。炎炎夏日，地面附近空气的温度明显高于较上层空气的温度，因此声音会向空中偏折，在地面附近会出现听不到声音的“寂静区”。这种情况在沙漠地区尤其显著。

在赤日炎炎的夏季中午，沙漠中的砂子由于太阳的辐射，吸收了大量的热，使地面附近的温度快速升高，而较上层空气的温度变化却不大。如果此时有人在五六十米外大声呼喊你，你可能只能看到他的嘴在不停地张开、合拢，但就是听不到他发出的声音。这就是因为声波从此人嘴中发出后，很快拐向温度较低的空中的缘故。反之，声波在空气中传播时，如果遇到空气的温度快速下降。这时声音的传播质量则很好。因此在夏日的傍晚，由于地面温度降低，声波则会沿着地面传播，在乡间常可以听到遥远的地方传来的打场的号子声和人们说话的声音就是这个缘故。

如果某一地区温度变化十分剧烈，那么声音时而会拐到温度较低的空中，时而又会拐到温度较低的地面。历史上记载，在欧洲的阿尔卑斯山的一个隧道里，28 t炸药发生了爆炸！附近30km以内的居民都听到了巨大的爆炸声，可是离爆炸地点30 km～160 km范围内的居民却一点声音也没有听到。这是什么原因呢？难道爆炸声的传播范围只有30 km吗？当然不是。事实上，在距爆炸点以北远隔160 km的地方，人们清楚地听到了这次巨大的爆炸声。无独有偶，1923年，荷兰的一座军火库发生了爆炸，距爆炸地150 km左右的地区没有听到爆炸声，相反远在距爆炸地1300km的地方却听到了剧烈的爆炸声。这也是由于声音在空气中发生多次拐弯所致。

这种声音多次拐弯的现象是怎么回事呢？这与大气层温度的分布有关系。距离地面12 km以下的大气层的对流层中。温度随着高度的增加而降低，而在距离地面12 km以上大气层平流层中，气温又随高度的增加而升高。这就意味着，声音在对流层中传播，传播路径会折向高空，但是并不会一直向上偏折，当声音达到平流层时就会往下偏折。在对流层向上偏折的声音一旦遇到障碍物（如乌云），声音就会被反射回地面，在空中传播的声音被反射后到达的地方就可以听到声音。通过这样的传播过程，声音可能传播到上百千米以外的地方。如果声源发出的声音只是沿着地面传播，则很难传播到上百千米以外的地方，这是因为地面到处都是树木、山丘、建筑物等凹凸不平的东西。声波遇到这些障碍物就会被反射或吸收。

最后让我们再重温一下阿尔卑斯山隧道中爆炸声的传播过程吧。阿尔卑斯山隧道里的爆炸声，沿地面只传播了30 km。由于地表的温度高，而较上层的空气温度低。声波就向上拐弯，声波在向上拐的过程中恰又遇到了浓厚的云，便被反射到远隔160 km的地方去，于是便在距隧道30 km～160 km之间形成了一个“寂静区”，给人感觉声音像是“拐弯”了一样。

责任编辑 林洋