貝殼裡為什麼會傳出海洋的聲音？“貝殼共振”了解一下

漫步海邊拾貝時，人們通常會把貝殼放到耳邊聆聽貝殼裡傳來的嗡嗡聲，傳說這是來自海洋的澎湃聲，從貝殼裡聽見海洋之聲的人會非常幸運。那麼，為什麼海邊的貝殼裡會傳出海洋的聲音呢？這些聲音又來自哪裡？

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2019年5月17日，一名學生將海螺放到耳邊，聽海螺的回響。（張進剛/人民圖片）

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在貝殼裡能聽見“海洋之聲”，主要是因為共振，這個現象叫“貝殼共振”（seashell resonance），用一句話簡單概括說就是——耳朵周圍的噪音被貝殼放大了。其實，我們平時都是處在被各種雜音包圍的環境之中：四周的風聲、電子設備的嗡鳴聲、來往的汽車聲等等，周圍的所有這些聲音加起來形成了有著固定頻率的雜音——白噪音。由於白噪音無處不在，我們的大腦會將之自動過濾，人耳也會自動適應，因此其中大部分的雜音我們是聽不到的。根據物理學原理，如果來自貝殼以外的振動或聲音的頻率與貝殼內腔固有的頻率相同，則會發生共振，共振會把聲音放大。當我們把貝殼罩住耳朵后會形成一個共振腔，根據貝殼形狀大小不同會放大某些特定頻率的聲音，貝殼把耳朵周圍的聲波收集過來，在貝殼裡面產生共鳴，這樣我們就能聽到環繞在我們周圍的雜音，或說是放大了周圍的雜音。由於貝殼內的空氣振動起伏不定，所以這種共鳴聲音和海浪聲相似，人們便產生了美好的錯覺，以為那是大海的聲音。其實，貝殼裡的海洋之聲與大海毫無關系。

不光是貝殼，當我們用手合成杯狀輕輕捂住耳朵，或者把一個空杯子、紙盒等任何類似的密閉空間扣在耳邊，同樣也能聽到類似海浪的聲音。這裡的空茶杯、紙盒等都是共振腔，隻要空氣有流動，共振腔就會發聲，而聲音的頻率與共振腔的幾何形狀相關。由於我們在海邊撿到的貝殼形狀多樣，比如海螺的螺旋腔體，其螺旋的形狀會使得聲波在共振過程中發生多次諧振，因此更能夠產生類似海潮一樣具有疊加效果的共鳴聲，而像茶杯、紙盒等直筒狀的密閉空間就沒有這種疊加效果了。同理，管樂器和弦樂器也是通過空氣振動發聲。如弦樂器小提琴來說，琴弦被放在一個共振箱上，當琴弦被撥動，小提琴就會發聲，其實這些聲音就是撥動琴弦發出的聲音與箱內的空氣產生共振而發出的。

不論是在自然界還是我們的日常生活中，我們往往會為這些美妙的聲音而沉醉，我們細細研究就會發現其中的科學原理，不知道以上的介紹是否讓你對此有了足夠了解呢？

本文由北京印刷學院物理系副教授李蜜丹進行科學性把關。