茅山“苏南抗战胜利纪念碑”号鸣音的声学原理之试解

茅山“苏南抗战胜利纪念碑”号鸣音的声学原理之试解 茅山“苏南抗战胜利纪念碑”号鸣音声学原理 之试解 江苏省扬中市卫生监督所 刘盛贤 茅山地区是中国共产党在苏南地区开辟最早、坚持最久的抗日根据地。1995年9月，当地政府在当年新四军浴血奋战的茅山北麓望母山之巅修建了“苏南抗战胜利纪念碑”。该碑宽6米，高36米，碑前有317级宽16米的向下台阶，分6组50级、1组17级。台阶的前侧面略显粗糙，目测坡度较小。1997年，当地百姓偶然发现，在坡前特定区域，爆竹爆响后的瞬间，有号鸣样声音，一时传以为神。作者实地考察，发现此号鸣音有如下特征: 1.必须在台阶前50~80米处放爆竹，号鸣音才最明显; 2.号鸣音来自纪念碑方向; 3.爆竹的爆炸声与号鸣音出现的时间间隔约0.5秒，号鸣音持续的时间约0.3秒，似有断续感。 这些特征现象至少能说明: 1.号鸣音是爆竹爆炸音的回声，而且不是左右两侧及后侧山峦或建筑物的回声; 2.声波反射物距观察者约85米，即(340(米/秒)×0.5秒)? 2 = 85米; 3.反射物的反射纵深约为100米，即 340(米/秒)×0.3秒 = 102米。 以上1、2属常识性的问题，不难理解。而要产生持续时间0.3秒的回声，只能有两种可能性:平行反射面间的回声振荡，或者阶梯状平面的多次反射。前者可由现场勘察予以否定。所以，号鸣音是由纪念碑前317级台阶梯次反射，声波按照行程的远近依次传向观察者造成的。其形成原理如附图1 。 必须说明的是，上述数据均为肉眼观察所得，很不精确。所用计算方法，也是很粗略的。 以上推论可用两个实验来证明:其一，将碑前所有台阶用一定刚度的板材掩盖，则号鸣音应该消失;其二，用仪器测定号鸣音声强的时间分布曲线，可得到类似附图2的图谱，并能与台阶的距离分布对应。 有类似声学现象的人工建筑并非绝无仅有。晋南永济县普济寺内的莺莺塔也有类似奇特现象:在离塔15米处，以石互击，可听到塔底传处的蛙鸣声。究其原因，也是由于塔层的翘檐对声音产生了梯次反射的缘故。 附图1:梯次反射，各台阶反射的声波按行程的远近依次传向观察者 纪 瞬间强声源 念 340m/s 碑 台 阶 观察者 附图2:号鸣音的声强时间分布图 声强 0 时间