关于大气次声波介绍

[拼音]：daqi cishengbo

[外文]：atmospheric infrasonic waves

指大气中频率约低于20赫（即周期大于0.05秒）的不可闻声波，又称声重力波。自然界中某些地球物理现象和大气活动，如火山爆发、大流星坠落、强风暴、地震、海浪、极光等均可激发大气次声波。

各种声源产生的次声波，在振幅、周期、持续时间等方面各有特征。

（1）微压波。它具有单一的5～7秒的周期，振幅一般小于0.1帕，常能持续数小时至数天之久，因与地震的微震波波形相似而得名。研究表明，这种波动多数可能是海上风暴地区的海浪与空气的相互作用产生的。

（2）强风暴次声波。这种次声波的周期为数秒至 5分钟，典型的是12秒至1分钟的波动，其振幅约为0.05～0.3帕，一般小于0.1帕，持续时间为数分钟至数小时，平均持续2小时。观测发现，次声波的声源并不是来自整个风暴区，而是来自风暴区中某一小范围活动中心，并且次声波的来向会突然由风暴区内某一活动中心移向另一活动中心。强风暴中，次声波产生的机制可能有三种:强湍流活动；闪电时雷声经长距离传播后声能峰值频率由高频向低频转移；穿过对流层顶的对流活动造成大气水平气流的扰动。

（3）火山爆发和流星坠落引起的次声波。1883年夏，印度尼西亚的喀拉喀托火山发生了一次大爆发，当时虽然没有测量次声波的电声仪器，但在世界各地的气压计上都可辨认出这次火山爆发的次声声压造成的偏转，火山附近的气压变化高达67百帕，在欧洲也有1.7百帕的变化。1908年6月30日在西伯利亚北部坠落的通古斯大陨石，也产生了和火山爆发类似的次声波。大气中还有一些来源不明的次声波，有人提出气流流过障碍物产生的强切变和山脉背风波的破碎等均有可能产生次声波。

次声波的传播与其频率有关，波动频率越低，在大气中的衰减越小，传播的距离也越远；频率一定时，波动振幅（强度）越大，传播得越远。例如强风暴的次声波，至少已有100多例的观测事实，证明它能传播到数千公里以外的地方。又如上面提到的喀拉喀托火山大爆发，由于强度（振幅）极大，在离火山5000公里的地方，凭耳朵就能听到它的声响，而其次声波绕地球传播了若干圈，距离超过了十万公里以上。次声波可在从地面直至电离层的深厚大气层中传播，由于次声波在不同高度的传播速度不同，加上在这些高度上，风向和风速的变化剧烈，更增加了次声波远距离传播问题的复杂性。

大气中的次声波，常用精密的微压计进行探测，微压计可根据需要调节到一定频率范围内，记录大气中压力的微小变化 (可测量到0.001帕)。为了确定波动的来向和传播速度，克服干扰(主要是风噪声)，可以在小范围内（一般小于10公里）进行微压计列阵观测，根据两组相距数百公里以上的微压计列阵，通过几何方法可以定出次声源的位置。为了减少定位误差，常用多组微压计列阵利用多普勒高频连续波探测法，也能探测到强风暴周围数百公里内电离层中周期2～5分钟的各种波动，它们和地面强风暴次声波系由同一源地产生，只是由于大气传播效应在电离层中造成了不同的波谱。

大气次声波是一种可用于遥感的力学波。根据次声波的多站观测记录，可以准确定出风暴的位置，对跟踪强风暴、及时警报灾害性天气具有实际意义。大气次声波传播特性的研究，有助于用次声波探测大气结构。此外，大气次声波能够长距离输送大气中的能量和动量，对大气动力学的研究有一定意义。值得指出的是，由于应用次声波能探测远方的核爆炸，因此更加速了大气次声波研究的进展。（见大气波动、大气声学）