为什么大雨声听着沉闷,而小雨声清脆?

尽管我们从小到大早已熟悉了各式各样的雨声,可是,你是否留意过,雨声的音调其实并不相同。下大雨时,声音会显得沉闷;而下小雨时,尤其如"梧桐更兼细雨“的一夜秋雨,声音"点点滴滴”,是那般的清脆淅沥。

科学家们将声波探测仪放在水下,记录不同直径雨滴产生的声音频率,获得了一系列有趣的发现。用科学的手段,解释了雨声产生不同音调的原因。经过仔细研究,科学家们发现原来雨滴的直径与音调有密切的关系。

不同直径的雨滴,落到水面后,会产生不同尺寸的气泡。小气泡的振动频率高,声音“尖利”;而大气泡的振动频率低,声音“雄浑”。不同气泡的声音交杂在一起,伴随着雨滴落在水面的撞击声,演奏了一首“雨中交响曲”。

当天空飘着毛毛细雨,雨滴的直径小于0.8毫米时,雨滴落在水面的撞击是如此之轻,以至于水面“纹丝不动”。“随风潜入夜,润物细无声”,这个尺寸的细雨,几乎不发出任何声音。

当雨滴直径更大一些,达到0.8-1.2毫米时,这时的雨滴就会产生淅沥沥的音效了。科学家发现这时雨滴与水面的撞击仍很轻,不会产生声音。但这个尺寸的雨滴会在水中产生小气泡。而声音的来源,正是这些小气泡。

这些小气泡的尺寸比较相近,因此产生的振动频率也相似。经过科学家们的测量,0.8-1.2毫米的雨滴落入水面后产生的气泡,会发出13000-25000Hz的振动频率,正好在人耳的听力范围内(20-20000Hz)。而且,这个声音非常响。人类在下雨时,听到的绝大多数声音,正是这个尺寸的雨滴产生的。

当雨滴变得更大,雨滴直径在1.2-2.0毫米时,奇迹出现了。雨滴居然又变得非常安静。因为这个尺寸的雨滴并不会在水下产生气泡(至于为什么,小编也不知道,科学家就是这么说的...),雨滴声仅来源于雨滴撞击水面的声音,而这个声音比气泡振动产生的声音小多了。

对于更大的雨滴,尤其是像rain dog and cat这样的倾盆大雨,雨滴直径甚至可以大于3.5毫米,这时声音有2个来源:撞击声与气泡声。

大雨滴强而有力地溅在水面上,把大量的空气带入水中形成大大小小的气泡。其中,大气泡形成低频率的振动声,范围在1000-10000Hz。因此,下大雨时,我们往往会听到很沉闷的雨声,就是这个缘故。

同时,还存在大量的小气泡。正如前面所讲,小气泡的振动频率更高,听起来更加清脆。除此以外,还有雨滴撞击水面产生的声音。这些声音混合在一起,共同组成了1000-50000Hz宽范围的雨声。

高低不同的音调对应雨滴不同的直径,就像雨滴的指纹一样。目前,科学家们已经可以根据水下声音的频率,倒推出雨滴的直径了!

嗯,说到这儿,是不是觉得这个发现好像并没有什么卵用?

可是,NASA的科学家们说,这个发现非常有卵用!因为,在浩瀚的海洋中,尤其是人迹罕至的海洋里,人类很难统计这些地方的降雨量。有了“雨声指纹”这个发现,科学家们就可以把声纳投放在这些地方,接收水下的雨滴声,然后根据声音频率的范围,分辨出雨滴的直径大小,从而统计出降雨量。这项发现,对于研究地球的气候变化,具有非常大的帮助。

科学家们最擅长“关公战秦琼”的好戏,通过声音记录降雨量,小编想想也是醉了。科学,真是如此妙不可言!


文章来源:微信公众号“漫科普”(ID:mankepu2015)

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