前言
声音是由物体振动产生的声波，是通过介质传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。最初发出振动的物体叫声源。而声音存在强弱高低之分。
对于声音的强弱，物理学上用分贝来体现。那什么是分贝？
在声学领域中，分贝是表示声音响度的单位，名称来源于美国发明家贝尔的名字。而声音的响度来源于“声压”，即声波中纵波的压强差，其标准单位和大气压一样都是“帕斯卡”。
美国发明家亚历山大·贝尔
比如人耳所能感受的声压范围，一般为0.00002到0.00002*10^6帕斯卡之间，大约相差了6个数量级，但这在日常生活中描述声音的响度，过多的数位表述带来很多不便。
所以，在实际应用中，人们通过计算声压级（SPL），来得出分贝的数值。计算公式为SPL=Lp=20Log(10)[p(e)/p(ref)]，p(e)为需要表示的声压，单位为帕，p(ref)为空气中参考声压，也叫基准声压，为人耳感知的最小声压，大小为2*10exp-5帕，2乘以10的负五次方。
其定义为将待测声压有效值p(e)与参考声压p(ref)的比值取常用对数，再乘以20。
例如，p(e)=2*10exp-2，2乘以10的负二次方。代入公式得出SPL=60=20Log(10)[0.02/0.00002]。60就是人们正常交流的声音分贝值，声压中的有效值则是2*10exp-2，也就是人们正常说话时产生声波的声压为0.02帕斯卡。
生活中10-140dB统计图
根据《空气参考声压》表明，人们所能听到的声音最低值在20分贝左右，正常说话的声音大概在40-60分贝，汽车正常行驶的声音为70-90分贝左右，烟花爆炸的声音大约为140分贝。
这些都是在日常生活中比较容易检测出来的值。那么，在生活场景中最大的分贝值有多少呢？
图片来源于网络
“声音”的最大分贝
据科学家实验证明，在地球标准大气压下，空气中的声音最大极限是194分贝，在水中，声音最大极限则是270分贝。
原因就是在不同媒介中，密度不同，传播速度不同，分子之间的振动频率就不同，分贝上限值也就有所不同。
如声音在空气中传播的速度随温度的提升而提高，为330-386m/s，但水密度远比空气的大，因而在水中声音传播的速度却能有1450m/s
声音在各个媒介中的传播速度
为什么“分贝”值会有上限呢？
因为在空气中，当声音大于194dB时，所产生的波已不能算真正意义的声波了，而是“冲击波”。
声波是通过物质的媒介，在弹性介质中传播的一种机械波，以纵波的形式体现。
冲击波是任何波源，当它的运动速度超过了其波的传播速度时，所形成的一种带有锋面的波。通常以物质为媒介，也可以没有物质，以场的形式进行传播。
冲击波
当声音在空气中传播时，若低压区域的空气分子水平低于最小临界点，也可以叫阈值，那声波纵波的振荡最低点也就到头了。原因是低压区域最理想的状态是真空状态。
如果高于最大临界点，就是超出某个阈值时，也就是我们所说的194分贝，以声波的形式存在的基础将不复存在。它将脱离声波层次，产生出另外一种波。
例如1883年喀拉喀托火山爆发，释放出21立方公里的火山灰，远在毛里求斯岛都能够听到这次喷发的剧烈声响，所产生的声音何其之大，但在空气中其分贝值最大也就194dB，再大，则形成冲击波。
爆炸所产生的冲击波
因此冲击波并不是声波，产生的区域为真空区，自然不存在声音的传播，这就是空气中声音分贝不超过194dB的真正原因。
文章转自公众号：声博士 |
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