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在我們的生活中,聲音是必不可少的存在。悅耳的聲音讓我們身心愉悅,但是高頻噪音和低頻噪音卻讓我們覺得心煩意亂,頭痛不已。聲音對人體的影響非常明顯。
那麼聲波是怎麼影響我們人體的呢?聲音進入中樞神經系統後,不僅在聲音神經系統內產生影響,也會影響其他的神經系統,所以噪音對人體的影響是全身的,你會覺得心臟不舒服,全身無力,腸胃不適等等。
聲音可以透過兩種途徑影響我們的身體。
第一,聲音可以直接進如入人耳,對我們的耳朵和聽力造成傷害。
與其他感官不同,我們無法拒絕聲音傳入耳內。噪音汙染問題一直被忽視,現在越來越受到人們的關注。低分貝的噪音會影響我們的睡眠和正常交談;強分貝(> 85dB)噪音會直接對我們的耳朵和聽力造成生理性損傷,而且這些損傷很多時候都是不可修復的。
圖1噪音等級和可能的危害程度
圖2現在很多地方都設有噪音等級監測系統
長期處於強噪音環境下甚至會有引發心血管等疾病的風險。這裡要提到一點,即便是悅耳的音樂,聲壓達到一定高值後也會給耳朵和聽力造成傷害。
圖3噪音對人體的危害
圖4噪音可能引發的疾病
第二,聲音可以痛過共振的方式給人體造成直接的傷害。
士兵過橋共振的案例很多,1849年,在法國西部昂熱市的曼恩河上,當列隊計程車兵齊步通河上大橋時橋身突然發生斷裂。過橋時不能齊步走慢慢變成了常識,由此可見共振的巨大威力。
圖5士兵騎馬過橋引起共振導致橋樑坍塌
20-20000Hz是我們人類能夠聽到的聲音的頻率範圍,低於20赫茲我們稱為次聲波,高於20000赫茲為超聲波。這其中,次聲波對人體的傷害最大。
圖6人和一些動物的聽力頻率範圍
由於次聲的頻率很低,大氣對次聲波的吸收係數很小,因而其穿透力極強,可傳播至極遠處而能量衰減很小。10Hz以下的次聲波可以傳播至數千千米的距離。1983年夏,位於印度尼西亞蘇門答臘島和爪哇島之間的喀拉喀托火山爆發,火山爆發時產生的強次聲波繞地球轉了3圈,歷時108小時後才慢慢消逝。全世界的微氣壓計都記錄到了它的振動餘波。通常的隔音吸音方法對次聲波的特強穿透力作用極微,7000 Hz的聲波用一張紙即可隔擋,而7Hz的次聲波用一堵厚牆也擋不住,次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。
當然,次聲波之所以會對人體造成嚴重傷害,除了它穿透力強之外,一個最主要的原因是次聲波的頻率與人體器官的固有頻率相近(人體各器官的固有頻率為3~17Hz,頭部的固有頻率為8~12Hz,腹部內臟的固有頻率為4~6Hz)。
當次聲波作用於人體時,人體器官容易發生共振,引起人體功能失調或損壞,血壓升高,全身不適;頭腦的平衡功能亦會遭到破壞,人因此會產生旋轉感、噁心難受。許多住在高層建築上的人在有暴風時會感到頭暈噁心,這就是次聲波作怪的緣故。如果次聲波的功率很強,人體受其影響後,便會嘔吐不止、呼吸困難、肌肉痙攣、神經錯亂、失去知覺,甚至內臟血管破裂。次聲波也因為這些特點被開發成了武器。
圖7裝載在艦艇上的次聲波武器