次声学基本内容次声在大气中传播,次声在大气中传播具有衰减小,并受波导和重力影响等特点
声在大气中传播的衰减主要是由分子吸收、热传导、和粘滞效应引起的,相应的吸收系数与频率的二次方成正比,但在次声频,因频率很低,吸收系数很小
此外,湍流的作用也会引起次声波的衰减
但是它们的影响都很小,通常可略去不计(见声吸收)
大气温度密度和风速随高度具有不均匀分布的特性,使得次声在大气中传播时出现“影区”、聚焦和波导等现象
图1左边给出大气温度随高度的分布(纵坐标是高度,横坐标是温度),由图1可以看到,当高度增加时,气温逐渐降低,在20km左右出现一个极小值;之后, 又开始随高度的增加,气温上升,在50km左右气温再次降低,在80km左右形成第二个极小值;然后复又升高
大气次声波导现象与这种温度分布有密切关系
声波主要沿着温度极小值所形成的通道(称为声道)传播
通常将20km高度极小值附近的大气层称为大气下声道,高度80km附近的大气层称为大气上声道
次声波在大气中传播时,可以同时受到两个声道作用的影响
在距离声源100~200km处,次声信号很弱,通常将这样的区域称为影区
在某种大气温度分布条件下,经过声道传输次声波聚集在某一区域,这一区域称它为聚焦区
风也会对次声在大气中的传播产生很大的影响
图1右边为风速随高度的分布(纵坐标是高度,横坐标是风速),中间部分为次声在大气中传播的声线图
从图1中可以看到,顺风和逆风时差别很大:右边表示顺风情况,声线较集中于低层大气;在左边表示的逆风情况下,产生较大的影区
不同频率的次声在大气声道中传播速度不相同,产生频散现象,这使得在不同地点测得次声波的波形各不相同
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