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夜半钟声怎么到客船

       ①“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”；“更深何处人吹笛，疑是孤吟寒水中”……这些优美的古诗句都描写了深夜从远处传来的声音，这些诗人为什么都写半夜钟声或乐声，却几乎没有人写正午的妙音呢？这正体现了一个很有趣的科学现象。

       ②声音在凉爽的夜晚传得尤其远。夜深人静没有噪音是一个原因，但却并非主要原因。

       ③光是一种波，声音也是一种波，光会反射和折射，声音同样会反射和折射。当声音发出后，如果在空气中向四面八方的传播速度相同，那么声音就会像膨胀的球一样向外传播，但是，不同位置空气的温度和密度是不同的，而且地面等固体还会反射声波。因此，地面附近的声音不可能像膨胀的球一样四处扩散。

       ④秋冬季节，夜间的地面和水面较冷，贴近地面的空气温度也很低，在一定范围内，越高处的空气温度则越高。而声音的传播与空气的温度有关，空气温度越高，传播声音的速度越快，反之，则越慢。声音在从气温较低、传播速度较慢的气层进入气温较高、传播速度较快的气层时，不但会发生折射、反射，还会像光一样发生全反射。大气层中，温度不同的气层有很多，那么，声音向高处的传播就不断遇到阻碍（被反射和全反射）。于是，就像光很容易局限在玻璃光纤中传播一样，声音也很容易局限在冷空气层中传播，很少会透出去到达高空。声音的能量损失就很少，可以贴着地面或江面传播到很远的地方，声音的强度却没有多少衰减。于是，那悠扬的夜半钟声可以从山上传到客船，可以从此岸传到彼岸，其实在寒冷的天气里，如果湖面或江面结了冰，即使在比较喧闹的白天，人们也可以清晰听到平时听不到的彼岸的声音。

       ⑤声音在白天传播得特别高。白天地面接受太阳辐射强，地表温度升高，而且越靠近地面，空气温度越高，那么贴地传播的声音速度会大于高空的。当地面附近发出声音时，向地面传播的声波会被地面向上反射，而向上传播的声波能大部分会通过折射进入高空。由于大部分声波折射向高空，人在高空就会格外清晰地听到来自地面的声音，如果唐朝诗人曾坐在热气球里旅行，或许会给我们留下“晌午钟声到云霄”的诗句。也正是由于大部分声波折射向高空，所以白天的声音一般很难听到中午的钟声，不会有感而发了。

       ⑥奇妙的是，由于声音的折射和反射，白天在适当的地方，还会出现静区。在第一次世界大战时，人们就发现了奇怪的现象：一门大炮在不断发炮，当有人驱车从数百千米外的远方驶向大炮时，起初还能听到炮声隆隆，但距离大炮近一些的时候，有一段路程里却听不到炮声；再靠近一些，就又听到了炮声。究其原因，很远处听到的炮声是高空大气反射到地面的炮声，近一些的地方既没有高空大气反射的声波，又没有大炮直接传来的声波，所以就形成了静区。再靠近时，大炮的声波直接传来，人又可以听到了。当然这就是声音传播的奇妙之处了。

       ⑦“夜半钟声到客船”,这句流传了一千多年的诗句，一语道出了声音喜欢向较凉爽的地方传播的科学事实，真实体现了文学的美感和科学的美妙。

                                                                                                                                                                   （选自2011年第4期《大科技》，有改动）