火山爆發時的聲音究竟有多大

大家應該都知道蒙克那副魔性的《吶喊》吧。我們今天關于“聲音”的話題，就從這幅名畫開始吧。人類很容易過度解讀藝術和文學作品背后蘊含的意義。于是，“藍色的窗簾”就成了一個戲謔過度解讀的梗。蒙克的作品大多是表現主義，對于《吶喊》不少藝術家亦認為血橙色的天空和扭曲的線條，是蒙克內心壓抑與恐懼的表現。但是，《吶喊》很可能是一副寫實成分很重的作品，靈感來源于一場火山爆發。

1/13的地球聽到了火山爆發

撕裂天空，并讓畫中男子發出尖銳吶喊的，其實是1883年8月27日的印尼喀拉喀托火山大爆發。這是近代史上，最大規模的火山爆發事件之一。盡管畫中男子身處挪威，但那次火山噴發的威力實在驚人，并帶來了全球連鎖的天氣異象。在世界范圍內，各處的天空在好幾個月內都出現了壯觀的橘紅色日落景象。而除了蒙克的《吶喊》以外，英國畫家威廉·阿斯克羅夫特就一共創作了500多副日落的畫作。除了影響文藝創作，這場火山爆發還引起了一場致命的海嘯。高達30米的海浪，把165個沿海村莊沖毀，共造成36417人死亡。火山爆發之后，喀拉喀托島幾乎被夷為平地，只剩下南邊的1/3。第二年，北半球夏季平均氣溫就直接下降了1.2攝氏度。當時，大量的火山灰混入大氣中，過濾掉了大量地球表面的太陽輻射。直到1888年，全球氣候才恢復了正常。而這場驚天地、泣鬼神的火山爆發，也發出了人類歷史上可檢測到的最大的聲音。當時，全球1/13的區域，都聽到了喀拉喀托島發出的響聲。如果你在廣州跟別人說，自己聽到了北京傳來的聲音，別人一定以為你在做夢。但據資料顯示，喀拉喀托火山爆發時，5000公里開外的地方都能聽到聲音。要知道，從廣州到北京的直線距離，不過才2000公里。也就是說，這次火山爆發的聲音，傳了2.5倍的廣州到北京的直線距離。在距離喀拉喀托火山的160公里處，其音量仍然高達172分貝。這已是一種難以想象的巨大聲音。絕大多數人這一輩子，都沒有體會過。那在更靠近喀拉喀托火山的地方，聲音聽起來是怎樣的？這個地球上最大的聲音，究竟有多大？另外，聲音真的能殺死人嗎？

聲音是主觀與客觀的結合

說到計量聲音的單位，很多人第一時間想到的就是分貝（decibel，簡寫為“dB”）。其中“deci-”表示1/10，“-bel”則是“貝爾”，以美國發明家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾的名字命名。但分貝，并非是一個直接描述聲音強度的物理量，和描述時間的“秒”、或描述長度的“米”等不同。因為，人能聽到聲音，必須涉及雙耳的主觀感受。聲音由物體的振動產生，一切發聲的物體都在振動。不過，振動的物體不一定就能發聲，因為聲音的傳遞需要介質。我們之所以能聽到聲音，是因為空氣中的空氣分子的振動傳到了我們雙耳。當聲音在空氣中傳遞時，周圍氣壓就會發生改變。所以，用于描述聲音大小的物理量應該是聲壓，單位為“帕斯卡”（Pa）。當造成更大的壓力變化時，人耳能感受到的聲音響亮度則更高，而造成較小的壓力變化時，人耳能感受到的聲音響亮度則更弱。正常人耳，能夠聽到的最微弱的聲音，即感受到最小的聲壓變化就叫做“聽覺閾值”。例如，在1個標準大氣靜壓強的情況下，當聲壓超過20μPa，大概是一只蚊子在3米外飛，人類雙耳就能感受到了。但1米外的一個氣球爆炸，其聲壓卻能達到731Pa，1米外步槍射擊聲壓則達到了7270Pa。從這里，我們也可以看出聲壓的變化范圍是非常大的，自然界中的絕對聲壓差就達到了1000萬倍。所以，用“帕斯卡”（Pa）來表達聲音或噪音強度是很不方便的。而這也并不符合我們在日常生活中的直觀感覺。為了方便使用，我們便根據人類的生理特性等因素，引入了“分貝”（dB）的概念來表示聲壓級，即“Sound

pressure level”（SPL）。當剛好達到“聽覺閾值”時，其聲壓級就定義為0分貝，這個0分貝就是一個基準值。因為分貝是對數比例的，這也意味著，110分貝比100分貝要響10倍，120分貝比100分貝要響100倍。此外，0分貝也并不代表著沒有聲音，只是我們無法感知罷了。其實，最微弱的聲音，也比人類能聽到的聲音要輕得多。所以，當你看到-20dB的聲壓級也不必驚慌。其對應著，不過是聲壓2×10^（-6）Pa而已。

沖擊波的威力遠大于高分貝

那么最大聲的聲音呢？從理論上來說，在1個標準大氣壓下能傳播的最大的聲壓級極限為194dB。當超過了這個極限，聲音就不再只是通過空氣傳播了，而是將空氣往外推開。這便是形成了我們所說的沖擊波。說回印尼的喀拉喀托火山爆發。當時，一艘英國船就在距離喀拉喀托火山的60公里處。在船長的日記中，他提到有一半以上的船員都發生了耳膜破裂。而他當時，還以為世界末日要來臨了。另外，在更靠近喀拉喀托火山的地方，聲音早已超過了最大聲壓級194分貝了。其實，當聲音超過130分貝時，人就會產生痛覺了，這也叫做“痛閾”。這時候，人們雙耳除了感覺很響以外，雙耳還會覺得疼痛。而當超過150分貝時，人類的耳膜就會破裂，并產生永久性的損傷。這時，就算你用手指來捂住耳朵都不管用了。另外，大量實驗已表明，強噪聲場能引起動物的立即死亡。在170分貝下大約6分鐘，就能使半數受試小白鼠死亡。所以，當聲音超過194分貝時，我們關心的就不再只是耳膜穿孔那么簡單了。在沖擊波下，可直接引起嚴重的沖擊傷。二戰期間，在廣島和長崎遭核襲擊的損傷中，除了燒傷和核輻射傷以外，最嚴重的便是沖擊傷。耳膜和聽小骨等器官是人類能聽到聲音的關鍵，但在沖擊波下這些零件會損壞，聽力直接喪失。所以，也可以說人類能聽到的最大聲音，就是導致聽力徹底失常時的聲音。不過，我們還能通過其他途徑感受“聲音”的強大。例如，極嚴重的沖擊傷可同時造成身體的多處嚴重損傷，包括顱腦脊髓損傷，胸、腹腔破裂，內臟破裂和嚴重的內出血并造成大血管破裂，軟組織擠壓傷乃至肢體離散等。如果搶救不及時，大部分人會當場死亡。有研究顯示，火山爆發出的能量是在日本廣島投下原子釋放的能量的1萬倍。但幸好，喀拉喀托是一座無人島，火山爆發時周圍基本沒有人。而更多的受害者是因為巨大的海嘯而死亡的。與2004年印尼海嘯一樣，喀拉喀托火山爆發引起的海嘯幾乎摧毀了周圍的一切。當時，一個重達600噸的珊瑚礁還直接被海嘯甩上了陸地上。

次聲波的危害也不容小覷

除了人類能夠聽到的聲音，喀拉喀托火山爆發還產生了強大的次聲波。人耳能聽到的頻率大概是在20Hz—20000Hz之間，這也叫做可聽聲。頻率高于20000Hz的聲波，叫做超聲波；而頻率低于20Hz的則叫做次聲波。次聲波的一個特點就是不容易衰減和不易被吸收，并能繞開大型障礙物。當時，科學家就記錄到了喀拉喀托的次聲波曾圍繞地球3—4圈。而次聲波對人體的傷害，也是不容小覷的。盡管人耳聽不到，但某些頻率的次聲波由于與人體器官的振動頻率相近，很容易形成共振，對人體帶來損傷。例如，19Hz是眼球的振動頻率。當遇到相同或相近的低頻振動時，容易造成眼球變形，視網膜被擠壓等。科學家就曾記載過一次詭異的鬧鬼事件，有人稱在實驗室內見到了鬼影。但后來人們才發現，這是因為實驗室風扇18.98Hz的共振頻率引起的。一關掉風扇，共振消失，這種靈異現象當即消失。但你也別以為不是遇上火山爆發、核彈爆炸等特殊情況，我們就能安然無恙了。其實，噪音比我們想象中的傷害還要大，特別是長時間處在有噪音的環境下。戴耳機時注意把音量調低，還要早睡覺少蹦迪。