史杰鵬

響徹世界的聲音

1883年8月27日，當(dāng)?shù)貢r間上午10點02分，一股巨響的聲音從印度尼西亞的喀拉喀托島傳出來。

2000公里外的安達曼和尼科巴群島的人們聽到了不同尋常的聲音，他們以為是炸彈發(fā)出的爆炸聲；3200公里外的新幾內(nèi)亞和西澳大利亞的人也聽到了，有人認為應(yīng)該是有顆大炮彈落在西北方向的地方；遠在4800公里外的毛里求斯附近的印度洋島嶼上，人們將這個聲音描述為來自遙遠東方的槍聲?？傊?，50多個不同地理位置的人們相繼聽到怪異巨響，這個范圍加在一起，覆蓋了地球面積的1/13了。

想一想，這是多么的瘋狂呀。如果你在廣州，有人告訴你，他聽到了來自深圳的聲音，你可能會覺得他不是在開玩笑，因為廣州距離深圳只有200公里遠?？墒俏覀冊谶@里說的是，在廣州的人能清楚地聽到來自北京的響聲（廣州和北京之間大約2000公里），甚至是比北京還遠兩倍的地方的響聲，你肯定會覺得他是在開玩笑。

喀拉喀托島的聲音被認為是地球上有歷史記錄以來聽過的最響、傳播最遙遠的聲音。

誰創(chuàng)造了巨響

那么，是什么物體發(fā)出這樣一個震驚世界的巨響呢？

它的真實情況是喀拉喀托島上的火山的猛烈噴發(fā)，釋放出的能量大約是投擲在日本廣島原子彈釋放的能量的12萬倍。能量如此之巨大，瞬間毀掉了島上的許許多多的生物。火山冒出的一股股熱蒸汽和火山灰云，竄升到80公里的高空中。根據(jù)計算，火山噴發(fā)物噴出來的速度接近每小時2600公里，這是火山聲音傳播速度的兩倍多。炙熱的噴發(fā)物沿著山體向外流出，幾乎奪走路上遇到的一切生命。

這場噴發(fā)事件在附近海域造成了致命的大海嘯，超過30米高的海浪向沿海陸地噴涌而來。附近165個沿海的村莊和居民點或被沖走，或被完全摧毀。人類死傷慘重，許許多多的人類尸體甚至被沖上東非海岸，荷蘭政府（印度尼西亞當(dāng)時的殖民統(tǒng)治者）估計，大噴發(fā)造成的死亡人數(shù)約為36萬，但是有人認為遠不止這個數(shù)目，他們懷疑可能有約12萬人失蹤和死亡。

火山大噴發(fā)之后，喀拉喀托島嶼逐漸平靜下來，但是大約2/3的島嶼消失了，剩下南部一小片地區(qū)，殘余島嶼原本的地表被蓋上了一層厚厚的火山灰“棉被”。直到5年后這里才漸漸恢復(fù)生機。

最后的審判日

在火山噴發(fā)的時候，有一艘叫做諾勒姆城堡號的英國船只距離喀拉喀托火山只有64公里遠。這艘船的船長在他的日志中寫道：“如此劇烈的爆炸聲，大多數(shù)人的耳膜被震破了，頭嗡嗡作響，疼痛無比。我相信最后的審判日來臨了（審判日指的是基督教中上帝懲罰人類的那天）?！?/p>

我們知道，聲音在空氣中是以聲波的形式傳播的，而聲波其實是一種壓力波。當(dāng)你哼一個音符或說一句話，你已經(jīng)將你周圍的空氣分子振動了數(shù)十或數(shù)百次，造成空氣中一些地方的氣壓低，另一些地方的氣壓高。如果是你的聲音夠響亮，空氣分子會振動得更激烈，空氣壓力波動的幅度更大。我們通過氣壓計就能知道聲波的情況。

印度尼西亞另一城市—巴達維亞的一家煤氣廠（距離喀拉喀托火山160公里）的氣壓計就記錄下了火山噴發(fā)時的巨響聲?；鹕絿姲l(fā)后，氣壓隨之飆升。氣壓計的水銀柱急劇上升，波動幅度最大時換算而成的聲響約為172分貝，這已經(jīng)是超乎想象的噪音響度了。

如果你正在操作一臺大型手提鉆，你的耳朵聽到的聲響近100分貝，而人類忍受痛苦的聲響極限大約是130分貝。如果你很不幸地站在一個噴氣式發(fā)動機的旁邊，你會經(jīng)歷無法忍受的150分貝的聲音。

但是我們現(xiàn)在知道，喀拉喀托火山噴發(fā)時，在距離其160公里之處的聲音就達172分貝，這是非常驚人的聲響了，比人類所能忍受的極限聲響還高了42分貝。它在挑戰(zhàn)你耳朵的“聲音極限”。

聲響極瞑

但是在空氣中傳播的聲音，其聲響有一個限制：在某些時候，空氣壓力的波動非常大，壓力低的地區(qū)達到的氣壓甚至為零，也就是真空狀態(tài)，這已經(jīng)是極限了，你不能得到比零還低的氣壓。這個限制使得在地球空氣中傳播的最大聲響為194分貝。超過這個數(shù)值的聲音，不再只是通過空氣傳播，實際上聲音會推動空氣，讓空氣隨著它一起運動，創(chuàng)造一種高壓移動的空氣，稱為沖擊波。

非?？拷ν谢鹕降牡胤剑热?4公里外的那艘船所在的位置，聲響就超過194分貝這個限制，因此會產(chǎn)生一股特別強大的高壓沖擊波，船上毫無防備的船員的耳膜被沖擊波震破了。這個聲音向外傳播了數(shù)千公里，到達澳大利亞和印度洋，壓力波動漸漸減弱，聲響也變小，由于高頻率的聲音在傳播過程中逐漸衰減，而低頻率的聲音衰減很慢，傳播的較遠，所以，遠處的人們聽起來有點像是來自遠方的炮聲和槍聲。

由于人的耳朵只能聽到頻率在20赫茲到20000赫茲的聲音，而低于20赫茲的聲音人們就不可能聽到了，這就是次聲波。超過4800公里的傳播距離后，人們已經(jīng)聽不到聲音了，但聽不到的次聲波仍在繼續(xù)向外傳播。在接下來的日子里，次聲波回蕩于全世界，人類對它毫無知覺，但我們的儀器卻檢測到了。

“偉大空氣波”

1883年，全世界數(shù)十個城市的氣象站的氣壓計相繼記錄到了大氣壓力的變化?？ν谢鹕奖l(fā)6小時47分鐘后，印度的加爾各答發(fā)現(xiàn)大氣壓的波動。8小時后，次聲波抵達火山西部的毛里求斯和東部的墨爾本、悉尼等地。12小時后，圣彼得堡的氣壓計注意到了此波動，緊隨其后的是維也納、羅馬、巴黎、柏林、慕尼黑等地的氣壓計。到了18小時，次聲波已經(jīng)到達美國紐約、華盛頓和加拿大多倫多。

令人驚訝的是，火山噴發(fā)5天之后，全球50個城市的氣象站仍然能觀測到這次不可思議的壓力波動，它就像是上了發(fā)條一樣，在地球上來回繞圈，大約每34個小時就被一個地方的氣壓計記錄到。

喀拉喀托火山產(chǎn)生的次聲波在每個方向盤旋地球3次～4次（每個城市有7個壓力高峰，因為它們經(jīng)歷了來自火山的相反方向的兩種聲波，一個方向3次，一個方向4次）。與此同時，隨著這個空氣波動的傳播，遠在印度、英國和美國舊金山的潮汐站紛紛測量到海洋波浪的上升，這是以前從未見過的連環(huán)效應(yīng)。因此，這個因火山噴發(fā)引發(fā)的空氣壓力波動被人們戲稱為“偉大空氣波”，這是大自然釋放的巨大破壞力。

選自《大科技·科學(xué)之謎》