为什么次声的破坏力很强?
陨石降落,海洋风暴,
次声波广泛存在于人类活动中的火炮发射和导弹飞行中。
次声的危害
次声波广泛存在于自然界和人类活动中,人们通过次声波造成的破坏逐渐认识到它的神奇力量。
1883年,印尼克拉托火山爆发,巨大的喷发激起了强大的次声。它绕着地球转了三圈,这个次声波是在距离火山几万公里外的一个观测站探测到的,这是世界上第一次记录到的次声波。
1948年,一艘名为“乌兰戈麦斯”号的荷兰货船在通过马六甲海峡时突然遭遇风暴。救援人员赶到时,机上人员全部莫名死亡。科学家调查后发现,这次海难的罪魁祸首是风暴和汹涌的大海引起的次声。最近有人将此归咎于神秘的百慕大三角中的次声波。
在自然界,海洋风暴、火山爆发、大陨石降落、海啸、闪电和雷声、海浪冲击海岸、水中的漩涡、空气中的湍流、龙卷风、磁暴、极光等。可能都伴有次声波。
在人类活动中,如核爆炸、导弹飞行、火炮射击、船舶航行、汽车疾驰、高楼桥梁晃动,甚至鼓风机、搅拌机、扩音器等都能产生次声波。
为了深入了解人体能承受多强的次声,人们用耐力与人体相近的狗、猴子、狒狒做了实验。结果表明,在172dB的高强度次声作用下,狗出现明显的呼吸困难,有的甚至停止呼吸,猴子和狒狒的呼吸次数也明显减少;当声压级达到185 ~ 195 dB时,动物在短时间内全部死亡。科学家经过反复研究,普遍认为次声强度在140dB左右,即使作用时间很短,也会引起人体内脏器官功能的变化。当上升到150dB时,会引起人体内某些器官的病变。比如次声强度再升高,不仅生理病理会有明显变化,甚至会导致人身伤害。因此,150dB的声压级被视为人体承受次声的安全极限。
国外兴起次声波武器热。
次声波这种看不见、听不见的神奇力量早就引起了国外军事科学家的兴趣,他们从20世纪60年代开始竞相研究次声波武器,并取得了显著的成果。1968年2月,英国《观察家报》首次报道了马赛附近一家法国研究所秘密研究“声波枪”的消息。1972年,法国国家实验中心的Garias教授做了一个强次声波发生器。第一次试验对周围5公里范围内的人造成伤害,他们的胃、心脏等内脏剧烈震动,大脑肿胀,甚至神志不清。20世纪80年代,法国科学家加夫罗制作了声压级为160dB的“大口哨”次声发生器,能对人体器官造成一定程度的损伤。当时法国报纸称之为“次声波炮”。
上世纪70年代,苏联在西部地区的里加和戈梅尔附近秘密进行了两次大功率次声装置的实验,让附近的驻军深受其害。1979年,苏联秘密进行次声波炸弹原理试验。当时由于低估了它的威力,没有很好的防护,导致几名现场人员死亡。
在这个潜力巨大的领域,美国更是不甘落后。80年代初,De levis对次声武器进行了系统的研究。他的“声波武器系统”(在美国获得专利)是一套完整的次声武器系统,主要由高能次声发生系统、频率选择和相位控制系统、聚焦声波的声透镜系统三部分组成。此外,为了使发射的声音频率更接近目标的固有频率,系统增加了激光反馈系统(图2)。美国陆军武器研究实验室研制出一种喇叭形音炮,可延伸至17m。实验声音频率为10 ~ 600 Hz,发射功率为20kW。以上两种次声波武器都是船上的大型武器系统。此外,美国应用科学研究协会还开发了一种频率可调的次声武器,同时利用这种可调装置制作“声屏障”来保护一些重要目标,其产生的声波可以让攻击者在距离目标越近时感觉越不舒服。据说该设备被送往海军陆战队基地试用。
美国还在小型非致命武器的开发中使用次声波。早在20世纪70年代,美国警方就研制出了控制暴徒的次声波武器,又称次声波枪,使人“僵化”或失去战斗力。上世纪90年代,一些科研机构在美军支持下专门研制了小型化大功率次声发生器,并进行了战场模拟试验。1995年底,美国出兵干预波黑内战时,秘密对波黑塞族阵地实施了非致命次声攻击。据说,几秒钟之内,塞族阵地陷入混乱,有人晕倒,有人呕吐。1998报道了美国正在研发的非致命次声武器的试验。这种武器是一种手持次声波枪,会让人难以辨别方向,疼痛恶心...并在技术上使能量转化率达到70%(一般只有1.5% ~ 3%)。
气体爆炸次声波武器的工作原理
次声武器的类型及应用
从目前的发展来看,次声波武器的关键技术有两个,一是大功率次声波发生器,二是次声波的聚焦发射。国外关于聚焦技术的报道很少,但是关于大功率发生器的报道很多。
根据感觉刺激的分类,次声武器可分为两种,即神经型和器官型。神经次声波武器的发射频率类似于人脑的阿尔法节律(约5Hz),能强烈刺激人的神经,使人头晕、头痛、抑郁或精神错乱。有机次声武器的发射频率相当于人体脏器的固有频率(4 ~ 8 Hz),可引起恶心、呕吐、胃痛、呼吸困难等症状。
按次声波产生的方式分类,次声波武器大致可分为以下几类:
(1)气体爆炸次声波武器
压缩空气、高压蒸汽或高压气体以受控脉冲方式突然释放,高速排出的气体激发周围介质的低频振动,形成所需的次声波。这种次声装置由于体积小、频率低、易于控制,近年来发展很快。但其次,声波强度低,近距离使用有效。
(2)爆炸性次声武器
就是利用爆炸产生强烈的次声波,也可以叫次声波弹。爆炸释放的能量约有50%形成冲击波,冲击波衰减后产生次声波。目前新的次声波炸弹是对现有的燃料空气炸弹的改进,使之只能形成一个云,也可以形成几个云,而且可以连续引爆几次。只要控制好云团数量和起爆时间间隔,就可以获得所需频率的次声波。
(3)管式次声武器
它的结构和工作原理与乐器中的笛子非常相似。当管内空气柱的振动与管道本身的固有频率相同时,可产生强烈的次声波。管道的一端装有活塞,由电机驱动或由气流激励。当振动频率的1/4波长等于管道长度时,可获得最强的次声波。但是要产生次声,管道必须足够长。
(4)扬声器次声武器
它的工作原理类似于扬声器。使用特殊的振膜,振膜振动可以产生一定频率的次声。但要产生一定强度的次声,除了要求振幅较高外,振膜的面积必须足够大,其周长要大致相当于次声的波长。
(5)拍频次声武器
利用两个不同频率的声波发生器同时工作,利用它们频率的差异获得所需的低频次声。一种方法是利用压电晶体产生两种频率略有不同的超声波,共同作用产生高频和低频声波。高频声波是它们的频率之和,低频声波是它们的频率之差。高频声波在空气中衰减很快,低频声波(次声波)直接到达目标。这种方法能量转换率高,可以做成轻武器。
现有的这类武器要想成为有效的实用武器,必须进一步提高次声的强度,更好地解决定向聚焦和小型化的问题。
次声武器具有隐蔽性强、传播速度快、传播距离远、穿透力强、不污染环境、不损坏设施等特点。军事科学家已将其列为未来战争新概念武器的重要成员。它将成为新世纪战场上的新宠武器。