无人船之谜

迄今为止,人们在茫茫大海上已发现了数十艘无人船,孤独,奇异而神秘,像诉说一桩桩故事,却又无从说起。1855年2月28日,英国三桅帆船马拉顿号在北大西洋遇到一艘美国船徒瑞姆斯·切斯捷尔号。该船风帆垂落,空无一人,而船只完好,货物依然如故,食物淡水充足,也无任何搏斗和暴力的迹象,只是不见一人,也找不到航海日记和罗盘。1880年,人们在美国罗德艾兰州纽波特市伊斯顿斯·比奇镇附近的海面上也发现一艘名叫西拜尔德的无人船,船长室的早餐尚在,而全体船员却不知去向了。更为神秘的要算1881年底,美国快速机帆炮舰爱伦·奥斯汀号所经历的一件事了。这年12月12日,快速机帆炮舰巡游时,在北大西洋中发现一艘无人帆船。该船内除无人外,一切正常,水果、瓶装酒、淡水、食物完好无缺。舰长格里福芬命几个水兵留在帆船上,由他的军舰拖着这条船航行。离海岸还有三天路程时,海上狂风大作,拖船用的缆绳断裂,黑夜茫茫,两船失去了联系,呼叫无音。第二天,当爱伦·奥斯汀号发现该帆船时,发现舰长派出的水兵都不见了!此时离纽约只有300公里,眼看就要到家了。格里福芬舰长又用重金买动了几个人到那艘帆船上去,这一天能见度很好,微风习习。黎明前,爱伦·奥斯汀号舵手发现船偏离了航线,当他回头再看拖着的帆船时,不禁大吃一惊:帆船不见了!就这样,这艘帆船的失踪成了航海史上又一个神秘的谜。

无人船案件揭秘:

海洋次声波是元凶

对于无人船案件,科学家给人们提供了一个谜底:海洋之声。确切地说,此类事件的出现,大都可能是受到海洋次声波的作用影响。

海洋次声波一般在风暴和强风下出现,其频率低于20赫兹。以波浪表面波峰部波流断裂的程度,决定次声波的能量。如果是大风暴,次声波的功率可达数十千瓦,而次声波属弱衰减型能量,因而可以传得很远。当海船遇到这种强能量的次声波时,次声波对生物体会造成辐射现象。某些频率的次声波,可引起人的疲劳、痛苦,甚至导致失明。同时,过强的次声波常使人们惊恐导致人员失踪。

鉴于上述情况,目前有的国家已建立了预报次声波的机构。当它接受到危及生命的次声波时,就立刻向有关方面发出预报,以减少“海洋之声”给航海人员带来的危害。

能翻山越岭的次声波

次声是频率低于可听声频率范围的声,它的频率范围大致为1×10-5Hz ～20Hz。次声学是研究次声波在媒质中的产生、传播和接收及其效应和应用的科学。

由于次声的频率很低,所以大气对次声波的吸收系数很小,因而其穿透力极强,可传播至极远处而能量衰减很小。10Hz以下的次声波可以跨山越洋,传播数千公里以外。另外,强烈的次声波通过固体媒质的传播,会直接破坏建筑物,使其损坏或坍塌。

1980年,我国南京某广场的一座大楼施工时,打桩机产生的强烈振动波,把工地附近一家电影院的墙壁震裂,致使这家电影院不得不被拆掉重建。

1983年夏,位于印度尼西亚苏门答腊岛和爪哇岛之间的喀拉喀托火山爆发,火山爆发时产生的强次声波绕地球转了3圈,历时108小时后才慢慢消逝。全世界的微气压计都记录到了它的振动余波。

1986年1月29日,美国“挑战者”号航天飞机在升空时爆炸,爆炸产生的次声波历时12小时53分,其爆炸威力之强,连远在1万多公里处的我国北京香山中科院声学研究所监测站的监测仪都“听”到了。

大气温度密度和风速随高度具有不均匀分布的特性,使得次声在大气中传播时出现“影区”、聚焦和波导等现象。当高度增加时,气温逐渐降低,在20公里左右出现一个极小值;之后,又开始随高度的增加,气温上升,在50公里左右气温再次降低,在80公里左右形成第二个极小值;然后又升高。大气次声波导现象与这种温度分布有密切关系,声波主要沿着温度极小值所形成的通道(称为声道)传播,通常将20公里高度极小值附近的大气层称为大气下声道,高度80公里附近的大气层称为大气上声道。次声波在大气中传播时,可以同时受到两个声道作用的影响。在距离声源100 ～200公里处,次声信号很弱,通常将这样的区域称为影区。在某种大气温度分布条件下,经过声道传输次声波聚集在某一区域,这一区域称它为聚焦区。

风也会对次声在大气中的传播产生很大的影响。次声的传播在顺风和逆风时差别很大:顺风时,声线较集中于低层大气;逆风时,产生较大的影区。不同频率的次声在大气声道中传播速度不相同,产生频散现象,这使得在不同地点测得次声波的波形各不相同。

大气的密度随高度增加而递减,如果次声波的波长很大,例如有几十公里长,这时,在一个波长的范围内,大气密度已经产生显著的变化了。当大气媒质在声波的作用下受到压缩时,它的重心较周围媒质提高,这时除了弹性恢复力作用外,它还受重力的作用。反之,当它在声波作用下膨胀时,也有附加重力作用使它恢复到平衡状态。所以长周期的次声波,除了弹性力作用外,还附加有重力的作用,这种情况下,次声波通常称为声重力波。声重力波在大气中传播时,在理论上可以看作是一些简正波的叠加。基本上可分为声分支和重力分支。它们在大气中传播都具有频散现象。由于重力分支主要能量在地面附近传播。相应地面附近温度较高,因此传播速度较大。