“雪花落水也有声”中有哪些声学知识？

雨水降落时我们总能听到声音，小则浙淅沥沥、滴滴答答，大则倾盆而泻、噼里啪啦。但是下雪怎么样，同学们听到过雪的声音没？不错，雪花落水静悄悄，在我们听来是毫无声响的，不过，雪花落水还是会发出声波。首先要说明的是，雪花落水发出的声波频率在50千赫到200千赫之间，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声音，并且这些声音令鲸鱼异常烦躁。然而，请不要想当然地认为，这些声音是雪花与水面撞击发出的，那到底是从哪发出的声音呢还是让我们先读一段故事，从故事中掌握物理原理吧故事发生在冷战时期，当时美国海军要监视苏联潜水艇的活动，他们发现，在下雨的时候，水下声纳工作效果不好，常有噪声干扰，甚至无法监听。他们把这个问题交给华盛顿大学声学物理实验室的克拉姆教授，克拉姆又找到普罗斯·佩勒提教授，后者在声学界颇有名望，是个奇才。普罗斯·佩勒提猜想：这些声音不该是雨滴撞击水面发出的，而应是含在雨滴中的气泡振动发出的。他把这个想法告诉其他科学家，大多数人都摇头。然而克拉姆有这些摇头科学家没有的一个设备：一个每秒可拍摄1000张照片的高速水下摄影机。利用这台摄影机，他确实在下雨时发现水中产生气泡，这些气泡还在不断地收缩、膨胀、振动。他还发现，大气泡振动产生低频声波，小气泡振动产生高频声波。有些人还告诉他们，渔民也常抱怨，在下雪时声呐也常常侦听不到鱼群的活动情况。一开始，他们也不信，因为雪花中含有90%以上的水，空气不多。后来，在一个风雪交加的夜晚，他们在一个汽车旅馆的游泳池找到了证据，雪花落水时也产生气泡，同样，这些气泡也振动，从而发出声波。其实，无论是人们打水漂时所听到的细微声响，还是瀑布的隆隆震响，都不是（或主要不是）来自石块及岩石与水的碰撞，而是来自气泡。渔民经常因为雪花的降落侦测不到鱼群而抱怨，那么鱼会不会受到影响呢？鱼长耳朵没？它们能听到声音吗？答案是鱼确实有耳朵，且多数鱼听力甚好。人类耳朵里有鼓膜，声音进入耳朵使鼓膜振动，这种振动传到耳朵内的听觉部分，就能听见声音了。声音在水中传播要比在空气中容易得多。鱼的体内有大量的水，因为鱼没有鼓膜，声音直接穿过鱼的身体，到达耳朵，事实上多数鱼的耳朵根本不与外界相通，而是被保护在头两侧的囊中，囊就在眼睛后面。许多种鱼能用另一种方式收集声音。它们的耳朵与鳔相连，水中的声音使鳔壁振动，就像声音穿过空气使鼓膜振动一样。然后这种振动通常沿着与鳔相连的一串小骨头传到耳朵里。有些鱼不是靠小骨头传送振动，而是靠从鳔延伸出的管状器官。声音对鱼很重要。许多鱼能彼此发出有力的叫声，几千米以外都能听见。有些鱼通过磨牙发声，另一些鱼在身上摩擦鳍发声。许多鱼用鳔发声辨声。特殊的可敲击肌肉振动鳔发出声音。