為何最大的聲音是194分貝？一起來(lái)看看是怎么回事吧！

聲音遍布我們生活當(dāng)中，有動(dòng)人的歌聲，也有讓人心煩意亂的噪音。

聲音

眾所周知，聲音由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，而聲音的大小和物體的振動(dòng)的幅度成正比，理論上這個(gè)幅度是沒(méi)有上限的，那為什么聲音的上限是194分貝呢？超過(guò)上限之后，會(huì)變成什么樣呢？

聲音的上限為何是194分貝？

眾所周知，“分貝”是表達(dá)聲音大小的單位，在之前聲音的單位還是“貝爾”。聲音是以縱波的形式進(jìn)行傳遞，而聲音的響度就和縱波的壓強(qiáng)差有關(guān)，壓強(qiáng)差越大，聲音的響度就越大，人類(lèi)所能聽(tīng)到聲音頻率為0.00002至20000帕斯卡。

發(fā)聲

當(dāng)聲音達(dá)到上限的時(shí)候，縱波的最低點(diǎn)是呈真空狀態(tài)，這是因?yàn)槁曇羰强靠諝庵辛Ｗ拥恼駝?dòng)進(jìn)行傳播，而聲音達(dá)到上限的時(shí)候，粒子之間振動(dòng)非常劇烈，導(dǎo)致能量迸發(fā)形成一個(gè)真空區(qū)域，因?yàn)槭钦婵兆匀粵](méi)有聲音的傳播，就是這個(gè)原因?qū)е侣曇艟哂猩舷蕖?/p>

聲帶檢查

當(dāng)然，使用壓強(qiáng)差來(lái)表達(dá)聲音的大小并不方便，所以科學(xué)家引入了“貝爾”聲音單位，通過(guò)公式2lgX來(lái)?yè)Q算成貝爾值，其中X為最低頻率0.00002的倍數(shù)。當(dāng)實(shí)際測(cè)得壓強(qiáng)差為200帕斯卡時(shí)，換算得14貝爾。

隨后科學(xué)家引入了“分貝”的聲音單位，它的計(jì)算公式是Gp=20lgP/Po，其中P是實(shí)際的聲壓，Po以最低頻率0.00002作為參考值，得出的就是“分貝值”。

聲音分貝圖

以“分貝”來(lái)表達(dá)聲音的大小的好處就是0分貝時(shí)就是人類(lèi)所能聽(tīng)到的最小聲音。然后當(dāng)聲音達(dá)到上限的時(shí)候，振動(dòng)產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)差為202650帕斯卡，代入公式算得聲音最為為194分貝。

聲音超過(guò)上限時(shí)會(huì)怎么樣？

上文我們提過(guò)聲音靠的是空氣中粒子的振動(dòng)進(jìn)行傳播，聲音的傳播伴隨能量的傳播，然而當(dāng)聲音超過(guò)上限的時(shí)候，粒子能承受的能量達(dá)到上限，多余的能量將會(huì)擠壓空氣，將空氣密度變得非常大，同時(shí)這個(gè)空氣會(huì)高速擴(kuò)散，這個(gè)時(shí)候就會(huì)生成“沖擊波”。

音波

這個(gè)沖擊波威力巨大，它如同一把鋒利的刀刃隨意切割它所遇到的物體。同時(shí)，由于沖擊波是空氣極度壓縮導(dǎo)致的，內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)十分激烈，所以沖擊波溫度往往非常高，所以一些沖擊波能將人體直接變成粉末。

所以武俠片中獅吼功是有一定科學(xué)依據(jù)的，只是人體并不能發(fā)出這么大的聲音。然而經(jīng)過(guò)能量的擴(kuò)散，沖擊波的能量將會(huì)減弱，到達(dá)到空氣粒子所能承受的能量時(shí)，聲音就會(huì)出現(xiàn)，也就是194分貝。

獅吼功

地球上出現(xiàn)的沖擊波并不少，它的出現(xiàn)往往伴隨著災(zāi)難。廣島和長(zhǎng)崎發(fā)生爆炸的時(shí)候，它產(chǎn)生的沖擊波將方圓幾公里的房子化為灰燼，這個(gè)過(guò)程只有不到半分鐘。

而人類(lèi)所紀(jì)錄的最大聲音是火山爆發(fā)的時(shí)候，1883年印度尼西亞發(fā)生了一場(chǎng)火山大爆發(fā)，它的爆發(fā)使火山所處的島嶼直接消失在海中，同時(shí)造成了歷史上最嚴(yán)重的海嘯。它的聲音有多大呢？

火山爆發(fā)

它產(chǎn)生的聲音遠(yuǎn)在5000公里都能聽(tīng)得到，比如這個(gè)聲音在印度產(chǎn)生的，哈爾濱都能聽(tīng)得到，如果是紐約產(chǎn)生的，歐洲都能聽(tīng)得到，產(chǎn)生的聲波圍繞了地球3.5圈才消失。

附近幾十公里的居民都被震聾，遠(yuǎn)在161公里聲音都能達(dá)到172分貝，有些人的內(nèi)臟都被震傷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有36000人在這次火山爆發(fā)中遇害?；鹕奖l(fā)的一年后還導(dǎo)致整個(gè)西半球的天空變紅，可見(jiàn)它產(chǎn)生的影響有多大。

土星五號(hào)

人類(lèi)史上最強(qiáng)火箭土星5號(hào)發(fā)射的時(shí)候，也產(chǎn)生了巨大的沖擊波。它重量高達(dá)3038.5噸，成為世界上最重的火箭。土星5號(hào)的發(fā)射必然得大量燃料的燃燒，所以它發(fā)射的時(shí)候產(chǎn)生的沖擊波能使幾公里外的人耳膜破碎，產(chǎn)生的能量能點(diǎn)燃離火箭一公里內(nèi)的草坪。

人是怎么聽(tīng)到聲音的？

人類(lèi)的耳朵可以說(shuō)是進(jìn)化中的一大進(jìn)步，耳朵使人類(lèi)的交流變得方便。我們所聽(tīng)到的聲音其實(shí)是空氣中的粒子碰撞我們的耳膜產(chǎn)生振動(dòng)，我們的大腦就會(huì)根據(jù)振動(dòng)判斷聲音所表達(dá)的含意。

人耳結(jié)構(gòu)圖

我們可以想象出一個(gè)場(chǎng)景，當(dāng)你和你的小伙伴進(jìn)行交流的時(shí)候，當(dāng)你大腦想要表達(dá)一個(gè)想法的時(shí)候，這個(gè)想法在體內(nèi)會(huì)成為一個(gè)壓力波。

這個(gè)壓力波會(huì)通過(guò)肺部出來(lái)，出來(lái)的時(shí)候帶動(dòng)聲帶的振動(dòng)，它的振動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生空氣粒子的振動(dòng)，隨后粒子就會(huì)撞擊你的小伙伴的耳膜，它就能產(chǎn)生一個(gè)腦電流傳送到大腦中，大腦根據(jù)腦電流自動(dòng)開(kāi)始解碼，就這樣一個(gè)想法就傳送到了另一個(gè)人腦子里。

耳朵

由于空氣中的粒子傳替振動(dòng)的時(shí)候，會(huì)有一部分能量被消耗掉，所以隨著傳替的變遠(yuǎn)，粒子振動(dòng)的程度減弱，所以我們聲音離我們?cè)竭h(yuǎn)我們聽(tīng)到的聲音就越小。

耳膜是360度沒(méi)死角的接收粒子的撞動(dòng)，粒子傳來(lái)的方向不同，在耳膜撞動(dòng)的角度也不同，所以我們的耳朵能分辨聲音的方向，而人的大腦只需要十萬(wàn)分之一秒分辨出聲音的方向。

聲波傳遞到耳朵的過(guò)程

當(dāng)然，人類(lèi)的耳朵不是所有聲音都能聽(tīng)得到的，比如次聲波和超聲波。我們聽(tīng)不到這些聲音是因?yàn)槲覀兊亩伒慕Y(jié)構(gòu)的大小，它只能接受一定范圍內(nèi)頻率的聲音。

想要聽(tīng)到更大范圍的聲音，人類(lèi)的耳蝸就得變得更大，但是這必定會(huì)擠壓腦袋的空間，而且這對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)用處不大，所以從進(jìn)化論的角度來(lái)看這是對(duì)人類(lèi)無(wú)益的。

結(jié)語(yǔ)

聲音的上限的計(jì)算是在地球表面，在標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓下進(jìn)行計(jì)算的。在其他介質(zhì)中，其上限值也是不一樣的，比如抹香鯨在海中就能發(fā)出230分貝的聲音。

抹香鯨

眾所周知，真空中不能傳播聲音，這是因?yàn)檎婵諞](méi)有粒子作為聲音的傳播介質(zhì)。假設(shè)太空有空氣，那么僅僅一個(gè)太陽(yáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)就能發(fā)出290分貝的聲音，不僅如此，所有星體都會(huì)發(fā)出巨大的噪音，所幸太空是無(wú)法傳播聲音的。