请介绍一下次声波的产生及危害

【专家解说】：次声波是频率为0.0001～20Hz的声波，这个频段通常是人耳听不到的。由于人体各部位都存在细微而有节奏的脉动，这种脉动频率一般为2～16Hz，如内脏为4～6Hz，头部为8～12Hz等。人体的这些固有频率正好在次声波的频率范围内，一旦大功率的次声波作用于人体，就会引起人体强烈的共振，从而造成极大的伤害。谈到共振的破坏力，可能不少读者都知道在19世纪的欧洲，曾多次发生过士兵齐步过桥引发桥体共振，使大桥倒塌的悲剧。坚固的大桥都可以毁于共振，何况血肉之躯呢！次声武器就是利用频率低于20Hz的次声波与人体发生共振，使共振的器官或部位发生位移和变形而造成人体损伤以至死亡的一种武器。 自然界中的陨石落地、海上风暴， 人类活动中的火炮发射、导弹飞行等等，广泛存在着次声波 　　次声波的危害 　　在自然界和人类活动中广泛存在着次声波，人们正是通过次声波引发的破坏现象逐步认识它的神奇威力的。 　　1883年，印尼的克拉托火山大爆发，巨大的喷发激起强大的次声波，它绕了地球3周，在远离火山几万千米的观测站测到了这次次声波，这是世界上首次记录的次声波。 　　1948年，一艘名为“乌兰格梅奇号”的荷兰货船，在通过马六甲海峡时，突然遇到海上风暴，当救助人员赶到时，船上所有人员都莫明其妙地死了。后经科学家们调查，才发现造成这场海难的罪魁是风暴与海面惊涛引起的次声波。最近有人把神秘莫测的百慕大三角区发生的悲剧也归咎于该地区的次声波。 　　自然界中，海上风暴、火山爆发、大陨石落地、海啸、电闪雷鸣、波浪击岸、水中漩涡、空中湍流、龙卷风、磁暴、极光等等都可能伴有次声波的发生。 　　人类活动中，诸如核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车急驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等也都能产生次声波。 　　为了深入了解人体究竟能承受多强的次声波，人们曾用与人体忍受力相近的狗、猴子和狒狒做试验，结果表明：狗在172dB的高强次声作用下，出现明显的呼吸困难，有的甚至停止了呼吸，猴子和狒狒的呼吸次数也明显降低；当声压级达到185～195dB时，在不长的时间内，被试动物全部死亡。经反复研究，科学家们普遍认为，次声波强度在140dB左右，即使作用时间较短也会引起人体内脏器官机能方面的改变，当上升到150dB时，则会引起人体内某些器官的病变，如次声强度再升高，不仅会有生理病理方面的明显变化，甚至会导致人身伤亡。因此把150dB的声压级定为人体承受次声的安全极限。 　　国外兴起次声武器热 　　次声波这种看不见听不到的神奇威力，早已引起国外军事科学家们的兴趣，从20世纪60年代起他们就竞相研究次声武器，而且成果显著。1968年2月，英国《观察家报》首先对法国在马赛附近的某研究所秘密研究“声枪”作了报道。1972年法国国家实验中心的加里亚斯教授制成一台强次声发生器，首次试验就使周围5km以内的人员受到伤害，他们的胃、心脏等内脏器官发生异常剧烈的振动，头脑发胀甚至神志不清。80年代法国的科学家加弗罗制出了一种“大哨笛”次声发生器，声压级为160dB，能对人体器官产生一定程度损伤。当时法国报纸称它为“次声枪”。 　　70年代苏联在西部地区的里加和戈麦尔附近，用两台大功率的次声波装置进行了秘密试验，曾导致附近驻军受害。1979年苏联又秘密进行过次声炸弹的原理性试验，由于当时对其威力估计不足，又缺乏良好的防护，造成数名现场人员死亡。 　　在这个有巨大潜在威力的领域内，美国更是不甘落后。20世纪80年代初德莱维斯对次声武器进行了较系统的研究，他提出的“声波武器系统”(申报了美国专利)是一套完整的次声武器系统，主要由高能次声发生系统、频率选择与相位控制系统和使声波聚焦的声透镜系统3大部分组成。另外，为了使发射的声波频率更接近目标的固有频率，该系统又加上激光反馈系统(图2)。美国陆军武器研究室研制的是一种可延伸至17m长的喇叭型声炮方案，试验的声频率为10～600Hz，发射功率达20kW。上述两种次声武器都是车载的大型武器系统。另外美国科学应用研究协会还研制了频率可调型次声武器，同时利用这种可调型装置制成保护某些重要目标的“声音护栏”，其产生的声波可使侵犯者越接近目标就越觉难受。据称，该装置曾被送到某海军陆战队基地试用过。 　　美国还将次声波用于小型非致命武器的开发上。早在上世纪70年代，美警方就开发了用于控制骚乱人群的次声武器，也称使人“僵化”或失去战斗力的次声枪。90年代，一些科研机构在美军方资助下专门研制小型化的高功率次声发生器，并进行了战场模拟试验。1995年底美国出兵干涉波黑内战时，就曾秘密对波黑塞军阵地进行过非致命的次声攻击，据称，几秒钟就使塞军阵地陷入一片混乱，有人昏倒，有人呕吐不止。1998年又报道了美国正在研制的非致命次声武器的试验情况。这种武器为手持式次声枪，它可使人难以辨清方向、痛苦、恶心……并在技术上使能量转换率达到70% (一般仅为1.5%～3%)。 气爆式次声武器工作原理 　　次声武器的种类及应用 　　从目前研制的情况看，次声武器的关键技术主要有两项，一项是高功率次声发生器，另一项是次声波的聚焦发射。关于聚焦技术国外报道很少，高功率发生器则有较多报道。 　　按照感官刺激分类，次声武器可分为两种，即神经型和器官型。神经型次声武器的发射频率与人脑的阿尔法节律相近(约5Hz)，能强烈刺激人的神经，使人晕眩头痛、精神沮丧或神经错乱。器官型次声武器的发射频率与人体内脏固有频率相当(4～8Hz)，可使人出现恶心呕吐、胃痛、呼吸困难等症状。 　　以次声波产生的方式分类，次声武器大致可分为以下几种： 　　(1)气爆式次声武器 　　是将压缩空气、高压蒸汽或高压燃气有控制地以脉冲式突然放出，利用高速排出的气体激发周围媒质的低频振动，形成所需的次声波。这种次声装置因体积小、频率低、易控制，近年发展较快。但其次声波强度较低，近距离使用才有效。 　　(2)爆弹式次声武器 　　是利用爆炸产生强次声波，也可称为次声弹。爆炸所释放的能量约有50%形成冲击波，冲击波衰减后又产生次声波。目前的新型次声弹是将已有的燃料空气弹加以改进，使原来只能形成一个云雾团变成可以形成若干云雾团，并能连续多次引爆。只要控制好云雾团的数量和起爆时间间隔，就能获得所需频率的次声波。 　　(3)管式次声武器 　　其构造和工作原理很像乐器中的笛子，当管子中空气柱的振动与管子本身固有频率相同时，就可产生较强的次声波。在管子一端装上一个活塞，用电动机驱动或用气流激励，当振动频率的1/4波长与管子长度相等时，可获得最强的次声波。但要产生次声波，管子必须足够长。 　　(4)扬声器式次声武器 　　其工作原理与扬声器相似。采用特殊的振动膜片，膜片振动可产生一定频率的次声波。但要产生一定强度的次声波，除要求较高的振幅外，还必须使振动膜面积足够大，其周长大致要与次声波波长相当。 　　(5)频率差拍式次声武器 　　是采用两个不同频率的声波发生器同时工作，利用它们频率的相差来获得需要的低频次声波。其中有一种方法是利用压电晶体产生两束频率稍有差异的超声波，两者作用产生高频和低频声波，高频声波是两者频率之和，低频声波是两者频率之差，高频声波在空气中很快衰减，低频声波(次声波)则直达目标。这种方式能量转换率高，并可制成小型武器。 　　要成为有效的实用型武器，现有的这类武器还须进一步提高次声波的强度，更好地解决定向聚焦和小型化问题。 　　次声武器具有隐蔽性强，传播速度快、传播距离远，穿透力强，不污染环境和破坏设施等特点，军事科学家已把它列为未来战争中新概念武器的重要成员。它将成为新世纪战场上的新宠利器。