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科普:核試驗是否泄密?

2013年02月16日14:42        手機看新聞

1964年10月16日,我國政府宣布中國成功地爆炸了第一顆原子彈。在我國政府的新聞公報發布之前,世界各主要通訊社就搶先發布了這次爆炸的頭條新聞。他們的消息來自何方?當然,這不是由於我們失密造成的,而是設在世界各地的次聲監聽站收到了核爆炸所發出的強烈次聲波,從而得知中國進行了核爆炸。

次聲為何能將核爆炸信息傳到千裡之外?我們知道,人耳能聽到的聲波的最低頻率約為20赫,低於20赫的聲波人耳聽不到,被稱為"次聲"。由於次聲波在傳播時的能量損失很少,因此它可以傳得很遠。大型核爆炸產生的次聲波有時可以繞地球轉上幾圈。通過次聲監聽站的檢測,人們不僅可以測出核爆炸的地點和時間,還可以測出核爆炸的當量和所採用的方式是地上還是地下核爆炸。由於火箭升空時高速噴出白熾的火焰與大量氣體,引起空氣和地面的振動,因而產生各種聲波,當然也包含次聲波,所以導彈的發射也逃不過次聲監聽站的"耳朵"。

地震、火山爆發、海嘯、台風等大自然現象,則是天然的次聲源。研究天然次聲波的發聲機制、傳播特性,可以提供地震之類自然災害的預報手段,還可以通過對自然界次聲所攜帶信息的研究,了解地層變化等自然現象。例如,智利大地震產生的次聲波,曾激發了地球的固有振動,其周期為1小時。知道了地球的固有振動頻率,就為研究地球的結構提供了有用的資料。

第二次世界大戰中,德國潛艇部隊司令鄧尼茨實行"海狼"計劃,派出大批潛艇實施水下攻擊,使美、英等同盟國運輸船隻損失大半。潛艇嶄露頭角,使人們對怎樣探測到這種水下戰艦產生了興逝。幾經周折之后,人們才發現對付潛艇的最好方法,是使用由法國物理學家朗之萬發明的"聲吶"(sonar,英文"聲波導航和測距"的字頭縮寫)。為什麼隻能依靠聲波來探測在水下游弋的潛艇呢?

在水下能用望遠鏡看見遠處的潛艇嗎?不能,即使用現代的光學儀器,假定海水也較潔淨,在水下最多隻能看到幾十米遠的地方。那麼,在水下能用雷達來探測具有金屬外殼的潛艇嗎?更不行。因為電磁波在海水中的衰減太大。即使是波長為104米的極低頻電磁波,在海水中每傳播3米,其振幅就衰減成原來的十分之一﹔如果採用高頻(波長為幾十厘米)電磁波,在海水每傳播1米,其強度就衰減為原來的一千萬分之一!然而,海水對聲波的吸收遠比光波和電磁波小。如果用10千赫的超聲波在海水中傳播,每經過1千米,它的強度隻衰減為原來的十分之八。若用0.05千赫的次聲波,每傳播1千米它的強度隻衰減為原來的百分之九十八。

因此,聲波(特別是低頻聲波)因其在水下傳播時衰減很小,可以用作水下傳遞信號的載體。

聲吶按工作原理,可以分為兩大類:

(1)主動聲吶。這種聲吶能主動向水中發射各種形式的聲信號,碰到目標后就產生反射回波,接收回波信號再進行分析處理,就能得出目標所在方位和距離。

(2)被動聲吶。它本身不發射聲波,只是被動接收目標所發射的聲波(潛艇航行時,其發動機總有噪聲發出),再進行分析處理,也可以顯示出目標的方位距離。被動聲吶具有保密性好,定向距離遠等優點,但它在測距時較困難。

現在還發展了機載聲吶,它比軍艦的搜索速度快。從直升飛機上向巡邏海區投下一系列主動聲吶浮標,它們在水面上向水下各處發射聲波,找到目標后會自動用無線電波發送。

來源:南京科普之窗

(責任編輯:馬麗、趙竹青)

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