第三章學生物理科學興趣培養4
24.令人驚歎的自然現象
次聲之謎
１９４８年２月的一天，一艘荷蘭貨船正航行在馬六甲海峽的海麵上。傍晚前後，突然有一股強風暴襲來，吹得貨船不住地在海麵上顛簸搖蕩。風暴過後，貨船的甲板上再也沒見到一個活動的人影，隻是從機艙中不斷傳來有節奏的轟鳴。船徑直地朝一個方向駛去，一直頂到Ａ國的海岸上，再也不能前進了，然而發動機還在不停地鳴響著……
Ａ國的邊防人員見此情景，都感到困惑不解。有人猜想：莫非所有人員都睡著了，還是……他們很謹慎地登船一看，果然所有船員都臥倒了，橫七豎八地躺在不同的地方。有人大聲呼喊，這些人都毫無反應。又有人把手伸到船員的口鼻部，發現氣息全無，觸摸胸部，不見心跳。嗬，全都死了！
邊防人員立即將此事向有關當局報告，並請來法醫查找死因。醫生們對所有死者進行了仔細檢查，沒有發現任何外傷和任何中毒症狀。醫生們認為：船員們的死亡同心髒病突發者的死亡狀況十分相似。但轉而一想，這可能嗎？回答顯然是否定的。因為這些船員絕對不可能因心髒病同時發作而死亡。那究竟是什麼原因造成這一慘案呢？這個問題在很長時期內都沒有找到答案。於是這一震驚全球的海上慘案，又為這個世界增加了一個不解之謎。
真是“一波未平，一波又起”。後來有一天，有人到匈牙利的包拉得裏山洞去旅遊，剛踏進洞口裏麵那十分狹長的通道，就發現地上躺著三具來曆不明的屍體。嚇得旅遊者們失聲叫了起來，趕緊回去報告。經查證，發現死者是三個旅行家。可是醫生沒有從死者身上找到任何謀殺或自殺的跡象，在很長時期裏也沒有找出死因。
隨著近代科學技術的發展，這兩個“不解之謎”終於被科學家們解開了，原來都是那個看不見、摸不著的“凶手”——次聲作的案。馬六甲海峽慘案是由於海洋上的風暴產生的高強度次聲所致；山洞中的三名旅行家是由於氣壓劇變時產生次聲而致死。
次聲是一種低頻率的聲音，人們的語言頻率一般在３００～５０００赫茲之間。聲頻超過二萬赫茲的叫超聲，低於２０赫茲的叫次聲。超聲和次聲人們都聽不到。次聲的穿透力很強，在空氣中能以１２００多千米的時速傳播。次聲能使人煩燥不安，精神沮喪，甚至錯亂癲狂。次聲還能使人頭暈目眩、嘔吐惡心、全身痙攣或四肢麻木。低於７赫茲的高強度次聲對人體有致命危害。例如：法國的一個次聲研究所，有一次在進行次聲試驗時，因技術上的差錯，讓次聲泄漏出去，致使十裏地之外的３０名無辜居民，頃刻間全部死亡。
為什麼高強度、低頻率的次聲能使人致死呢？歸根結底還應該說是“共振”。人體肌肉、內髒器官都有其固有的振動頻率，當這種較低的固有頻率與次聲波的頻率相同時，就會發生共振，產生較大的振幅和能量，從而造成人體結構的巨大破壞而死亡。
自然界的次聲波來源於多方麵，如太陽磁暴、流星撞擊、風暴、大海咆哮、火山噴發、雷鳴閃電等。各種人造機構也能成為次聲源，如原子彈爆破、運載火箭的發射、鼓風機、真空泵、柴油機等。
因此，人們在防止噪音對環境汙染的同時，還必須注意防止這種聽不到的次聲對人體的危害。
海市蜃樓
山東省北部的蓬萊縣，自古有著“蓬萊仙境”的美名。古書上把蓬萊稱為海上神山，民間傳說中的“八仙過海”，就在此地。秦始皇為尋求海上神仙和長生不老的藥，也曾到過這裏……。當然這些都是神話傳說，但與蓬萊的風景確實迷人，又多海市蜃樓的奇妙景象是有著直接關係的。
蓬萊縣城北有座丹崖山，山崖壁陡，三麵臨海，山頂上雄踞著著名的蓬萊閣，登上閣樓可俯視無垠的大海，是觀賞海市蜃樓奇景的理想地方。
所謂海市蜃樓，就是在春夏之交或夏末秋初時，每當雨後初晴，或風和日麗晴朗少雲天氣裏，會在遠處海麵的半空中，突然呈現亭台樓閣，山巒起伏，樹木叢叢，行人車輛等奇妙的幻影，宛如身臨仙境。過一段時間幻影突然又消失得無影無蹤。
其實海市蜃樓是一種幻景，是一種大氣光學現象引起的。在春夏季節，白天海水溫度比較低，下層空氣受水溫影響，較上層空氣為冷、密度大，而上層空氣密度小。當陽光穿過這種空氣層時，就要發生折射和反射，下層密度大的空氣就像一麵鏡子一樣，把地麵景物反射在半空中。就會出現奇妙虛幻的景致。例如，蓬萊縣北部海麵上的廟島群島，在夏季白晝海水溫度低，空氣出現下密上稀的差異，所以在蓬萊縣常可看到廟島群島的幻影。宋朝時候的沈括曾有記載：“登州（即現在的蓬萊）海中時有雲氣，如宮室台觀，城堞人物，車馬冠蓋，曆曆可睹。”因為當時人們無法解釋這種現象，就把蓬萊和“仙境”聯係起來了。
海市蜃樓不但在海麵上能見到，在江麵上或沙漠中也能看到。不過沙漠中的幻景不在半空而在地麵上。這是因為白天沙漠貼近地麵的空氣溫度高於上層，所以上層密度大而下層密度小，密度大的反射鏡在上層，就把藍天、樹木、房屋反射在沙灘上而且形成倒影，所以藍天像湖水，使不少沙漠旅行者上當受騙。
無論哪一種海市蜃樓，隻能在無風或風力微弱的天氣條件下出現。當大風一起，幻景頓時消失。這是因為這種空氣層極不穩定，大風一刮，上下層空氣攪動混合，上下層空氣密度沒有什麼差異了，光線就不會出現折射和反射的現象了。
“仙境”的秘密被揭穿了，但人們並沒有失望，觀賞海市蜃樓仍是人們極向往的樂趣。而人們更向往的是蓬萊的人間“仙境”，因為蓬萊的風景本身就非常美麗。蓬萊依山傍水，山青水秀。有“仙閣淩空’”，“海市蜃樓”，“萬裏澄波”，“獅洞煙雲”，“日出扶桑”，“晚潮新月”等十大勝景。
奇煙怪霧
古典神話小說《西遊記》的主人公——唐僧師徒四人，在往西天取經的途中，不知遇到過多少妖魔鬼怪。這些妖魔鬼怪常常是忽而出現、忽而隱沒在奇煙怪霧之中。當唐僧師徒誤入魔洞時，更是隨著恐怖的隆隆巨響，妖煙四起……
那麼，在自然界裏，萬山叢中是否有這種令人生畏的奇煙怪霧呢？看來，這並非《西遊記》作者吳承恩的憑空想象和任意虛構，這種神秘莫測的自然現象雖然罕見，但還是有的。
美國阿拉斯加州是個多火山地區。奧古斯丁火山、卡特邁火山是該區的活火山，以常常噴發而著稱於世。卡特邁火山１９１２年大爆發以後，科學家曾前往考察。他們在這座活火山西北約１０千米處，發現一條寬８千米、長約１６千米、麵積約１００多平方千米的地帶，被火山灰所覆蓋，滿布著成千上萬個噴氣孔，有一排竟長達１０００米以上。伴隨著令人恐怖的隆隆巨響，噴氣孔不斷向上空噴出混雜著火山灰的熾熱氣體。氣體在高壓氣流的帶動下，以颶風般的速度，咆哮著向山穀下方推進，以雷霆萬鈞之力，把沿途的樹木全部推倒。有如妖魔出動，令人膽戰心驚，望而卻步。在山穀上部，煙柱更為密集，致使穀地完全為濃煙所籠罩，所以地質學家稱之為“萬煙之穀”。