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晓艳的故事会|声音最大有多大？为什么说声音不能在真空中传播是种幸运？

【晓艳的故事会|声音最大有多大？为什么说声音不能在真空中传播是种幸运？】在大家的意识中 ， 声音可能是我们听到的一种“东西” 。 但通过物理学习我们可以知道 ， 声音是一种波 ， 声波正是振动在物质中传播的形式 。 波长越短 ， 音高越高 。 而我们所说的声音的音量就取决于压力波的振幅 。 高低音的音量相同时 ， 较大的声音在高低压之间的振荡更加剧烈 ， 即更大的声音比安静的声音的有着更高的高压和更低的低压 。 对于地球表面空气中的声音 ， 高低压的平均值就是我们正常的大气压——称作1个大气压 。 我们经常使用“分贝”作为单位来测量音量 。 它是量度两个相同单位之数量比例的计量单位 ， 不仅仅可以用来做音量单位 ， 还能用于表示功率量之比和场量之比 。 音量极小值非常小 。 最微弱的声音比任何人类能够听到的声音都要轻 ， 甚至比我们最好的仪器能够检测的最小值还要小 。 但是 ， 根据你所处的位置 ， 声音也有其最大值 。 这种情况的原因主要是由于声音本身不是物质 ， 它是通过媒介传播的压力波 。 根据定义 ， 人耳可检测到的绝对最微弱的声音是0dB ， 我们称之为“听觉阈值” 。 科学家们一直在致力于研究远低于负分贝的声音 ， 他们在地球上人造的环境中可以检测出-9.4dB的声音 ， 环境安静到可以听到人体血液流经你大脑的声音 ， 当然 ， 我们只能听到正分贝的声音 。 根据实验 ， 地球上可能存在的最大的声音是194dB ， 这是指正常情况下地球上不存在超过这个音量的声音 。
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波在向一个方向移动 ， 同时每个独立的粒子也都在来回移动 ， 声音是一种在正常压强周围上下波动的压力波 ， 而不是弯曲的蛇形波 。 （图片来源：英国南安普顿大学噪声与振动研究所）所以 ， 声波可能由一个1.0001的高压分量和0.9999的低压分量组成 ， 比之更高的声音可能是由1.01的高压和0.99的低压组成——虽然在这两种情况下 ， 其平均值都是1个大气压 。 音量受限于其最低压只能到零压 ， 零压就是我们常提到的真空 。 由于低压不能再低 ， 因此在给定的条件下 ， 声波的最大振幅取决于其声音的最大值 。
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但在特定情况下也可能出现超过194dB的声音 。 当能量足够大时 ， 其将超越194dB的限制 ， 虽然其最低压已经到达了绝对真空的零压 ， 但其高压会让声音超过194dB 。 在194dB时 ， 波的峰值在正常压的两倍和真空之间交替出现——但是一旦达到195dB ， 能量不能在空气中传播并将空气向外推开而在中心区域形成真空 。 广岛和长崎爆炸的声波强度超过了200dB 。 在海洋、在陆地或者其他行星上也可能有比194dB更高的声音 。 比如说 ， 我们太阳系中某处有着比地球中更加致密的大气 ， 其允许更高的压力波振幅 ， 还有更加令人难以置信的强风和强风暴 ， 那里有很多的机会制造更大的声音 。 我们曾在中学课本中学到过 ， 声音不能在真空中传播 。 所以太空中基本都是安静的 。 因为声音是物质产生的压力波 ， 如果没有物质的话 ， 就没有声音 。 虽然其可能会有巨大的热量、辐射以及力 ， 但是对于近距离观察的人类来说 ， 所有的一切都是死寂的 。 如果 ， 假设宇宙中充满了空气 ， 所有的物体都会发出声音 ， 这意味着在地球上 ， 无论什么时候 ， 无论在哪里 ， 我们都会听到100dB的声音 。 所以说 ， 声音不在真空中传播是一件非常幸运的事情 。 原创稿件制作：西南交通大学曾子芹审校：赵峥北京师范大学物理系教授参考来源：本文来自：中国数字科技
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