再說,聲音的強度在傳播過程中會衰減。聲音在空氣中傳播,聲音是傳向四麵八方的,衰減得很快。當你聽到火車聲響時,火車已臨近,倉猝之間往往釀成慘禍。而由於鋼軌對聲音的導向作用,聲音在鋼軌中衰減得較慢。當你把耳朵貼在鋼軌上聽到火車的聲響時,你就知道火車即將駛來,這時,火車離你還很遠,你是安全的。

那麼,如果用眼睛看呢?光跑得比聲音快多了,5000米距離,光隻需0000017秒就跑到了!但是,由於地平線的遮掩,薄霧浮塵的蔭蔽,軌道的彎曲,山巒、樹叢、建築物的阻擋等原因,我們無法一覽無餘地看清遠在5000米外的火車。所以,要判斷遠處是否有火車駛來,最簡單易行的辦法就是把耳朵貼在鋼軌上仔細聽一聽。

用杯做一套仿真編鍾

如果你喜歡欣賞音樂,你可以知道許多樂器的名定——揚琴、月琴、琵琶、二胡、鋼琴、豎琴、小提琴、黑管等等。你聽說過名叫“編鍾”的樂器嗎?

編鍾,是我國古代樂器中的一種。編鍾的音調十分莊嚴、從容、和諧。1978年,我國考古學家在湖北隨縣(今隨州市)的一座戰國早期的墓葬中發掘出許多文物,其中一套巨型編鍾堪稱稀世珍寶。

為什麼編鍾要用一套大小不同的鍾呢?這正是為了要它們發出不同音調的聲音來。我們知道,物體在單位時間裏振動的次數越多,即頻率越高,聲音就越尖,或者說音調越高。而頻率的高低,又決定於物體的質量、幾何形狀和大小。這套編鍾,大的頻率低,發音洪亮而低沉;小的頻率高,發音清越而亮亢。每一口鍾,都代表一個音調,配合起來,就成了一套樂器。

我們可以用水杯做一套仿真編鍾。方法很簡單,隻要弄一套同樣的玻璃杯,水杯裏盛入深淺不同的水,再按盛入水的多少順次排列。這時候,拿一根筷子,就可以敲出不同音調的聲音來。

杯子所發出的聲音,主要是由於杯壁在振動。這些杯子的形狀、大小和質料雖然相同,但是盛水的深淺各不相同,這就是相當於改變了杯壁的質量,因此發出的音調有高、有低。盛水越滿,質量越大,音調就越低。請水幫忙還有個好處,就是盛水量的多少可以調節,定音比較容易。經過仔細的校音後,一套仿真編鍾就做成了。

“拐彎”的聲音

“當,當,當……”我國的首都北京和上海等大城市裏,都裝有巨大的時鍾,每隔一定的時間,準確地向大家報告時刻。

如果你離開大鍾的距離比較遠,就會有這樣的感覺:報時的鍾聲,夜晚和清晨聽得很清楚,一到白天就不太清楚了,有時甚至聽不見。有人說:“這是因為夜晚和清晨的環境安靜,白天聲音嘈雜的緣故。”

這樣的解釋,隻對了一小部分,並不完全。你知道主要的原因是什麼?是由於聲音會“拐彎”。

聲音會拐彎嗎?

聲音是靠著空氣來傳播的。可是聲音有個怪脾氣,它在溫度均勻的空氣裏,是筆直地跑;一碰到空氣的溫度有高有低時,它就盡揀溫度低的地方走,於是聲音就拐彎了。

白天,太陽把地麵曬熱了,接近地麵的空氣溫度遠比空中來得高,鍾聲發出以後,走不多遠就往上拐到溫度較低的空中去了。因此在一定距離以外的地麵上,聽起來不清楚,再遠,人們就聽不見這個聲音了。夜晚和清晨,剛好相反,接近地麵的氣溫比空中來得低,鍾聲傳出以後,就順著溫度較低的地麵推進,於是人們在很遠以外也能清晰地聽到鍾聲。

聲音的這種脾氣,會造成很有趣的現象。在炎熱的沙漠裏,地麵上的溫度高極了,在50~60米以內,有人在大聲呼喊,隻看見嘴在動,卻聽不見在喊什麼,這是由於喊聲發出後,很快就往上拐到高空去了。相反,在北方的林海雪原裏,地麵的溫度比起高空來低很多,聲音全都沿著地麵傳播,因此人們大聲呼叫時,能傳播得很遠,甚至在1~2公裏外也能聽見。

如果某個區域接近地麵的大氣溫度變化得很厲害,這裏高、那裏低,那麼聲音拐到空中以後又會往下拐,往往造成非常奇怪的現象。1923年荷蘭的一座軍火庫爆炸,在100~160公裏地區內沒有聽到,可是在1300公裏的地方卻聽到了,這就是聲音在空氣中多次拐彎造成的現象。