冰凍的湖上發出怪異聲響
2023-03-30 05:36:54
今日，一位自稱是「專業Youtube用戶」的網民上傳了一段視頻，視頻內容是他拍攝到了當石頭划過冰凍住的湖面時發出了奇怪的聲響。這種現象對於冬天們在湖邊玩耍的孩子來說已經習以為常，但是對於該用戶——科裡•威廉士來說，這些奇怪的聲響真的讓他感到很驚訝。
威廉士告訴當時的拍攝者——他的女友：「這是我聽過的最酷炫的聲音啦！」威廉士之前一直居住在阿拉斯加，直到今年8月份才搬到Anchorage市居住。他想拍下這一個奇怪的現象來展示一下自己現在和之前的居住環境以及文化是有多麼大的差異。
雖然阿拉斯加的冬天所帶來的驚奇對於威廉士來說很新鮮，但是碎玉聲學專家馬克•漢密爾頓而言，這種現象只是一種極其典型的聲學問題而已。（可以看一下這個視頻——來自海底的6種神秘聲音）漢密爾頓博士是奧斯汀德克薩斯大學的聲學教授，他說：「我來自麻薩諸塞州，在那裡，冬天我經常能見到這種現象。我還每年都用這個現象給學生們介紹我們的聲學課程。」
漢密爾頓向生活科學欄目解釋道：「當你距離冰面很近扔石頭的時候，你能聽到的是只有冰面碎裂的聲音。但是你從很遠的距離扔時，你會聽到聲音的聲調變高，而且隨著石頭變遠聲調就變得越低，聽起來就像是你從右向左彈鋼琴的聲音。這是因為整個冰凍住的湖面就像是一個振動板。當石頭擊中湖面時，冰面上就會形成一個彎曲狀的聲波（也叫彎曲波）。這種彎曲聲波以超音速在空氣中穿梭，從發聲點慢慢向上（遠離發聲點的方向）傳播，並不斷地向空氣中輻射聲波。（彎曲波的樣子於往池塘中扔石頭產生的一圈圈的波紋樣子相似）」
漢密爾頓補充道：「由於短聲波比長聲波傳播的要快，而且音高越高或者頻率越高，聲音就越容易先被你聽到。不過如果我們距離發生點太近，就聽不到這個聲音。想讓高頻率的聲音與低頻率的聲音分離開，就需要我們距離發聲點有足夠遠的距離才可以。」
與這種現象相似的分散效應也發生在金屬物質上。雖然像湖面那樣大的金屬板很罕見，不過長長的電線，比如彈簧線圈，都可以發生類似的現象。有時物理學可以幫助我們更好解釋湖上冰面的奇怪聲響和科幻電影裡的特效聲音之間有何相似性。比如說，在《星球大戰中》耀眼的雷射爆炸特效就是一種光的分散現象。這種特效曾經在20世紀80年代的一部電視紀錄片裡展示過：當我們用錘子砸向天線塔時，就可以發出同樣炫目的雷射。
