“鄧紫棋唱歌把玻璃震碎”
這一新聞一出並掛在熱搜榜引發了不小的熱度,而在評論裡也能看到網友們激烈的討論,一部分人誇讚鄧紫棋的高音厲害,還有人說
既然能把玻璃震碎那能不能把耳膜震碎呢?
從這事件中能看出來,聲音的穿透力是真的不容小覷,這也驗證了武俠劇中的
“獅吼功”
或許真的存在。
聲波
那今天就來聊一聊關於聲音的故事,在歷史上,人類發出最大的聲音在
129分貝
是由英國的
吉爾·德雷克
在
2000年
創下,至今無人能打破。那聲音分貝是否有上限呢?為何說最大聲音是
194分貝
呢?那如果超過了最大的上限分貝值,聲音又會變成什麼呢?
人說話發出聲音
帶著對聲音的種種疑問,以及對聲音的一些好奇,本文會透過
三個方面
循序漸進為你撥開謎團。首先會告訴你為何
聲音上限是194分貝
?然後再解答聲音若超過能量極限,會變成什麼?最後再科普關於聲音的知識。話不多說,直接開講。
聲波
為何聲音最大是194分貝這一數值?
聲音是人類感官中尤為關鍵的存在,不僅能享受美妙的歌聲還是人類交流的重要
“工具”
,而聲音的作用遠不及這些。人類會透過
助眠的聲音
用來
解決失眠的煩惱
,會透過
興奮的聲音
讓自己
打起精神
,最關鍵的是
人類會透過聲音傳播文化
。
當然在日常生活中還有
噪音
的存在,而噪音帶來的影響對於人體的傷害也是非常大,所以聲音一直都是科學家研究的物件。
噪音
首先我們要知道,聲音是怎樣形成以及如何傳播的。
物體在振動時會產生聲波
,然後再透過
“媒介”
(固體、液體、空氣)向外界傳播,所以在
真空狀態下聲音是無法進行傳播的
。最後是在聽覺器官感知後,形成了聲音。
聲波的傳播其實是靠
空氣中粒子的振動
,以縱波的形式進行,而聲音達到最高點時,粒子的振動十分強烈,導致能量迸發形成一個真空狀態。而真空的狀態便是縱波的最低點,所以
聲音才會有上限
。
聲音傳播
然後再來說說聲音的單位。在人類現在的認知中,
分貝是常用的測量聲音的單位
,但在之前其實還有
“貝爾”
這一單位,那是為什麼不用了呢?
人類常看到的單位
“帕斯卡”
其實是
聲壓
的單位,是聲波中
縱波的壓強差
,它與貝爾的換算是將
聲壓值帕斯卡取10的對數然後再乘以2
,得到聲壓的貝爾值,但由於單位過大不夠精準,故而才定義了新的單位——
分貝
。
各聲音的分貝
在瞭解的聲音的形成和單位後就能很快理解,為何聲音最大數值是
194分貝
了。在瞭解了聲音具有上限的原因後,我們可以透過計算來看這個上限值究竟是多少,分貝的計算公式是
Gp=20 lgP/Po
,其中P是實際的聲壓,
Po以最低頻率0.00002作為參考值
,得出的就是
“分貝值”
。
在地球表面正常空氣壓強下,計算出振動產生的最大壓強差為
202650帕斯卡
,換算成分貝後所對應的就是
194分貝
,所在在正常空氣壓強下,聲音的上限就是194分貝。(這裡說到的最大分貝值是在空氣中,而在
水中聲音最大可以達到270分貝。
)
大氣層
隨著智慧手機的普及以及耳機的更新換代,讓無數人喜歡
沉浸在音樂的海洋裡
,雖然在日常生活中,人們不會聽到那麼高分貝的聲音,但是
長期帶耳機也會對聽力進行損傷
。
在科學家測試目前最大聲音後,一部分網友調侃人在發脾氣大吼大叫時的聲音估計都超過了194分貝,這顯然是開玩笑的。還有一部分網友好奇到但如果聲音真的超過最大分貝194時,
超過能量極限
,會變成什麼?又會發生什麼?
聽見聲音
聲音超過上限時會變成什麼?
當能量足夠大
聲音超過194分貝時
,就無法在空氣中傳播,而粒子的承受能量也達到上限,便會把多餘的能量擠壓成空氣,會隨著空氣的密度變大而變大且空氣會以極快的速度擴散,這時聲音就會變成——
衝擊波
。
衝擊波
其實衝擊波就是一種
“超壓縮氣體”
,這是一種
極具殺傷力的“武器”
,猶如一把會長時間飛行的鋒利無比的匕首,所到之處寸草不生。
這是因為
衝擊波是空氣極度壓縮形成的
,其中內部分子
熱運動十分激烈
,所以
溫度也很高
,能將物體一瞬間變成灰。這對於人類是無法承受的傷害,其威力是能摧毀所接觸到的任何物體,其時間是能維持到能量耗盡,可想而知這股力量確實具有
“毀天滅地”的威力
。
衝擊波的威力
而這股衝擊波對於我們而言也不陌生,最著名的便是發生在二戰時期的
“廣島原子彈”
事件,它爆炸後產生的能量是無法用語言去描述的,不僅帶來強烈的衝擊波還有嚴重的核輻射,造成了
無數人失明失聰還有8.8萬人傷亡
,這是人類歷史上的悲慘的災難。
廣島原子彈之後
而人類有史以來記錄到最大的聲音,是發生在
1883年8月27日
印度尼西亞的
“喀拉喀托火山爆發”事件
。喀拉喀托火山爆發所
產生的聲音已經傳播到五千公里以外
了,超強的衝擊波一時之間把
這座島嶼全部摧毀
,還有無數建築物被毀壞以及掀起了巨大的海浪,因此也有接近
四萬人喪命
。
火山爆發
綜上所述就能看出來,聲音超過了能量極限所帶來的是
我們無法承受的後
果也是無法彌補的代價,所以要好好愛惜我們的聽覺器官。
而文章最開始提到的“鄧紫棋唱歌把玻璃震碎”,都是因為
聲音的頻率和固體本來擁有的頻率相近
,
引起了共振
,從而震碎了玻璃。那關於聲音還有什麼值得我們瞭解的呢?
共振
關於聲音
人類的聽力相比其他很多動物都要弱,就比如最熟悉的寵物狗,它們的耳朵很靈敏,能聽到
16萬赫茲的超聲波
,這就是為什麼狗狗們經常能聽到主人回家的腳步聲去門口迎接以及有外人靠近時吠叫的原因。
寵物狗可以聽見人類聽不見的聲波
說到超聲波,雖然聽不到但是你們也不會陌生吧,就在我們的
醫學領域
就廣泛地運用到,比如
超聲波清洗牙齒和眼鏡
,用來祛除難洗的牙垢和發黴的鏡片;而在
工業領域
也有超聲波的身影,一般會
使用超聲波液位計和超聲波流量計
。
超聲波牙刷
最後要說的是聲音有利有弊,都要合理利用,而噪音對我們人類社會也是持續解決的環境問題,
60分貝是人類正常說話的聲音
,但是工地有些工具例如電鋸在使用時便可以製造出
100分貝的噪音
,這對人們的生活都有著極大的不舒適感。
講到這裡,之前的好奇和疑問應該都能為大家解答了,但肯定還有人會好奇周星馳那部《功夫》電影裡的
包租婆的“獅吼功”
是否真實存在吧。
包租婆的獅吼功
雖然到目前為止,還
沒有人真的能發出這麼具有殺傷力的聲音
,用來制敵,但這確實有科學依據驗證這是合理的可以存在的,不過發功的人會不會被自己聲音傷害到了呢?會不會在攻擊敵人時,自己也被聲音打倒了呢?這些疑問就等到會此武功的人出現後再解答吧。