科学家是根据哪些信息来预测火山爆发的?

科学家是根据哪些信息来预测火山爆发的?

据美国《探索》杂志8月31日报道，近日，意大利研究人员称，火山会“唱歌”，其美妙乐曲可以预测火山活动的发生，进而保护人类免遭火山灾难。

研究人员通过对两座火山研究分析，获得相应的乐曲音频，这种乐曲十分特殊，不可能来自于销售唱片。瑞士日内瓦欧洲粒子物理研究所（GERN）研究员多梅尼可.维西南扎说，这两个特殊的“作曲家”是来自意大利西西里岛埃特那火山和厄瓜多尔通古拉瓦火山，研究人员使用一种新技术，可以将火山活动转换成为音波，让火山唱出美妙的音调。不同的音调能够表现出火山活动的不同阶段，我们的目标是预测即将来临的火山爆发。

这种新技术能够将低频地震波转换为人耳朵可听到的音频。维西南扎指出，当处理复杂高维数据时，音频数据具有独特的可处理性。从人体生理角度讲，人们通过听觉接受复杂信息的能力要超过视力。

维西南扎和同事们在意大利国家核子物理协会（INFN）首次对西西里岛埃特那火山进行音频软件测试，据悉，埃特那火山是欧洲最高活动非常频繁的火山。现在他们将研究范围扩大到厄瓜多尔通古拉瓦火山。

研究人员使用一种用来绘图记录地球地震波的震动图，将火山地震活动作为悦耳的音调记录下来。他们主要将震动图放在一个空闲记录表中，然后用音符覆盖这个震动图。最后将得出一个描绘火山活动的音调。虽然每个火山有其独特的乐曲类型，但研究人员还是希望在埃特那火山和通古拉瓦火山的乐曲中找出与众不同的特性。

音调振幅能反映火山地震波的振幅，也就是说，当火山平静地震波很小的时候，相应的音调也变得很平滑流畅；但如果音调变得强有力间隔大，高低频反复交替，这将预示着可能出现火山爆发。

美国国家科学基金会火山学家托马斯.瓦格纳表示，这种用音频反应火山活动的方法相当重要。我们将最早阶段地预测火山爆发，同时，地震和相应次声波的详细资料对于我们的研究十分有益。

回声的原理是什么？

山洞长有耳朵，你一定不会相信。但是，世界之大，无奇不有，有些山洞的确像长有耳朵一样，哪怕你在洞底喃喃细语，洞口的人也听得清清楚楚。

意大利西西里岛就有这样一个奇特的山洞。它从洞顶到洞底深40米，人在洞顶贴耳俯壁细听，可以听到洞底人的呼吸声；如果讲话，更是听得一清二楚。这个洞有一个奇怪的名字，叫“狄阿尼西亚士的耳朵”。关于它有这样一个传说古时候，意大利有一个名叫狄阿尼西亚士的暴君，他凶暴残忍，阴险狡猾。人民为他做牛做马，不敢乱说乱动，稍有不慎，就会被投进监狱。狄阿尼西亚士的监狱设在一个山洞里。看守成天伏于山顶洞口，用耳朵监视犯人。犯人之间的交谈，对统治者的不满言论，筹划中的越狱行动，一字一句都会被看守听到，然后汇报给狄阿尼西亚士。许多人因此而惨遭杀害。犯人不知怎么回事，处处小心，讲话也细声耳语。然而，看守仍然知道他们讲的内容。犯人终于明白了，囚洞处处有耳。从此，这个山洞就被叫做“狄阿尼西亚士的耳朵”。

中国四川北部的大巴山也有这样一些怪洞，当地人把它们叫做“偷听岩”。大巴山以前的习俗，要把新婚夫妇送到怪洞里去度过新婚之夜，以表示对自己祖先的告慰。这个怪洞便成为新人名副其实的洞房。新人在洞子里无论怎样小声讲话，都会有回声应答，洞外的人也听得清清楚楚。一些年轻人为了偷听新人的悄悄话，往往要守一个通宵。第二天，他们便用新人的私房话去取笑新人。

这些长有“耳朵”的山洞，其实就是回声在作怪。世界各地有许多类似的回音洞、回音山、回音谷、耳语壁、琴声石等音响怪地。欧洲还广泛流传一个“回音鬼和小玛丽”的童话。童话讲的是很久以前，有一个名叫玛丽的小姑娘，唱出的歌声美妙动听，远近闻名。小玛丽家的附近有一座高山，山里住着一个回音鬼。他十分迷恋小玛丽的歌声，每当小玛丽到山里唱歌的时候，他都要学着唱。小玛丽唱一句，回音鬼就跟着唱一句。一高一低，非常有趣。小玛丽很想见见回音鬼，却始终见不着。后来，她出嫁到城市里去了；再唱歌，也听不到回音鬼的和声了，她就再也不唱歌了。

山洞长“耳朵”也好，回音也好，这都是一种声音反射现象。声音在传播过程中，遇到障碍物时，会改变传播方向。物理学把这叫做声音的反射。反射回来的声音叫做回声。我国著名的四大回音建筑：北京天坛的回音壁、河南的蛤蟆塔、四川的石琴和山西的莺莺塔都独具匠心地利用了声音反射原理，具有奇妙的回音效果。

例如，天坛回音壁就是一个很好的声音反射体。它的砖墙平顺坚硬而光滑，反射性能很好。当人们在甲点讲话时，声音沿着圆形的围墙，从一点反射到另一点，几次反射以后，最后到达乙点。由于砖墙对声能的吸收很少，所以，声音在围墙上被不断反射不像在空气中传播时容易散开减弱，虽然它已经传播了很远的距离，到达乙点时，听起来还很清楚。可是，当人们面对树林叫喊时，为什么却一点回音也听不到呢。这是因为声音遇到树干、树枝、树叶等凹凸不平的物体时，会向各个不同的方向反射。这种情况叫做声波的散射。散射使一部分声波能量被树枝、树叶吸收，返回的声波很弱，有时还被其他方向的声波抵消了，不能形成清晰的回声。所以，表面规则(如平面)、光滑、坚硬的障碍物反射性能较好；表面凹凸不平、粗糙、多孔的障碍物反射声音的能力较差。

根据回声原理，声学专家和建筑专家在建筑剧场、音乐厅、演播室、电影院等时，为了取得最佳音响效果，对建筑结构的形状、大小都要精心设计，选择好恰当的建筑材料。而根据声音反射原理制成的声纳，与其他高科技结合在一起，在20世纪中后期已广泛应用于海洋探测，成为国防及航海业不可缺少的“眼睛”。