大氣次聲波
正文
指大氣中頻率約低於20赫（即周期大於0.05秒）的不可聞聲波，又稱聲重力波。自然界中某些地球物理現象和大氣活動，如火山爆發、大流星墜落、強風暴、地震、海浪、極光等均可激發大氣次聲波。次聲波的種類 各種聲源產生的次聲波，在振幅、周期、持續時間等方面各有特徵。
① 微壓波。它具有單一的5～7秒的周期，振幅一般小於0.1帕，常能持續數小時至數天之久,因與地震的微震波波形相似而得名。研究表明，這種波動多數可能是海上風暴地區的海浪與空氣的相互作用產生的。
② 強風暴次聲波。這種次聲波的周期為數秒至 5分鐘，典型的是12秒至1分鐘的波動,其振幅約為0.05～0.3帕，一般小於0.1帕,持續時間為數分鐘至數小時,平均持續2小時。觀測發現,次聲波的聲源並不是來自整個風暴區，而是來自風暴區中某一小範圍活動中心，並且次聲波的來向會突然由風暴區內某一活動中心移向另一活動中心。強風暴中,次聲波產生的機制可能有三種:強湍流活動；閃電時雷聲經長距離傳播後聲能峰值頻率由高頻向低頻轉移；穿過對流層頂的對流活動造成大氣水平氣流的擾動。
③ 火山爆發和流星墜落引起的次聲波。1883年夏，印度尼西亞的喀拉喀托火山發生了一次大爆發，當時雖然沒有測量次聲波的電聲儀器，但在世界各地的氣壓計上都可辨認出這次火山爆發的次聲聲壓造成的偏轉，火山附近的氣壓變化高達67百帕,在歐洲也有1.7百帕的變化。1908年 6月30日在西伯利亞北部墜落的通古斯大隕石，也產生了和火山爆發類似的次聲波。大氣中還有一些來源不明的次聲波，有人提出氣流流過障礙物產生的強切變和山脈背風波的破碎等均有可能產生次聲波。
次聲波的傳播 次聲波的傳播與其頻率有關，波動頻率越低,在大氣中的衰減越小,傳播的距離也越遠；頻率一定時，波動振幅（強度）越大，傳播得越遠。例如強風暴的次聲波,至少已有100多例的觀測事實，證明它能傳播到數千公里以外的地方。又如上面提到的喀拉喀托火山大爆發，由於強度（振幅）極大，在離火山5000公里的地方，憑耳朵就能聽到它的聲響，而其次聲波繞地球傳播了若干圈，距離超過了十萬公里以上。次聲波可在從地面直至電離層的深厚大氣層中傳播，由於次聲波在不同高度的傳播速度不同，加上在這些高度上，風向和風速的變化劇烈，更增加了次聲波遠距離傳播問題的複雜性。
次聲波的探測 大氣中的次聲波，常用精密的微壓計進行探測，微壓計可根據需要調節到一定頻率範圍內，記錄大氣中壓力的微小變化 (可測量到0.001帕)。為了確定波動的來向和傳播速度，克服干擾(主要是風噪聲)，可以在小範圍內（一般小於10公里）進行微壓計列陣觀測，根據兩組相距數百公里以上的微壓計列陣，通過幾何方法可以定出次聲源的位置。為了減少定位誤差，常用多組微壓計列陣利用都卜勒高頻連續波探測法，也能探測到強風暴周圍數百公里內電離層中周期2～5分鐘的各種波動，它們和地面強風暴次聲波系由同一源地產生，只是由於大氣傳播效應在電離層中造成了不同的波譜。
次聲波的套用 大氣次聲波是一種可用於遙感的力學波。根據次聲波的多站觀測記錄，可以準確定出風暴的位置，對跟蹤強風暴、及時警報災害性天氣具有實際意義。大氣次聲波傳播特性的研究，有助於用次聲波探測大氣結構。此外，大氣次聲波能夠長距離輸送大氣中的能量和動量，對大氣動力學的研究有一定意義。值得指出的是，由於套用次聲波能探測遠方的核爆炸，因此更加速了大氣次聲波研究的進展。（見大氣波動、大氣聲學）
