作者：段躍初黃湘紅

在自然界眾多神秘現象中，地震前可能出現的怪聲一直吸引著人們的關注。這些怪聲仿佛是地球在地震前發出的預警信號，然而長久以來，它的產生原理和背后隱藏的科學奧秘，卻困擾著科學家們。今天，就讓我們一同揭開地震前怪聲——地聲的神秘面紗。

地聲，是一種來自地下的聲音，通常在地震發生前出現 ，被視作一種地震宏觀前兆現象。雖然并非每次地震前都會出現地聲，但一旦出現，就可能預示著地震即將來臨。許多經歷過地震的人都對這種怪聲有著深刻印象。比如在1976年唐山7.8級地震前，震區群眾聽到的地聲有的如列車從地下奔馳而來，有的似狂風嘯過，還伴隨著飛沙走石、夾風帶雨的混雜聲，有的則像采石放連珠炮般聲響，在頭頂上空炸開，或如巨石從高處滾落。這種種奇怪的聲響，與平日城市噪聲截然不同。

從時間上看，地聲一般出現在臨震前或震時，也有出現在震前數小時甚至更早的情況，但臨震前幾分鐘內出現者居多。古人就已經注意到了地聲這一現象，并將其作為判斷地震的經驗依據。例如，1830年6月12日河北磁縣發生7.5級大震，震前人們聽到地聲如“雷吼”，若“千軍涌潰，萬馬奔騰”，于是“爭先恐后，扶老攜幼，走避空曠之區”，緊接著就發生了“屋宇傾頹，磚瓦雨下”的地震災害 。1855年12月11日遼寧金縣發生5 - 6級地震，當地人民“未震之時，先聞聲如雷”，于是“早已預防”，從住房里躲避出來，大大減輕了傷亡和損失。

地聲的聲音可謂多種多樣，有的像炮響雷鳴、狂風怒吼，有的如重車行駛、大風鼓蕩，也有的似采石放炮、巨石滾落，還有的像撕布聲、大樹折斷聲、鉛球在地板上滾動聲、擊鼓聲等。同一次地震，各地聽到的地聲情況也不盡相同 。

從頻率和傳播特性來看，聲音傳播與頻率和振幅密切相關。頻率高的聲音，如同短跑運動員，充滿活力、速度很快，但在傳播過程中需要消耗大量能量，就像短跑運動員耐力不足，跑不了多遠就累得不行了。當這些頻率高的聲音向地表傳播時，一路消耗能量，等到了我們身邊，已經大幅減弱，甚至消失得無影無蹤。而那些振幅大、頻率不高的聲音，則像是一位沉穩的長跑運動員，耐力十足，能夠在傳播過程中保持相對穩定的能量，所以它們可以傳播得更遠，最終清晰地傳到我們的耳朵里。我們聽到的低沉地聲，正是這種振幅大、頻率不高的聲音。

此外，根據地聲的特點，還能大致判斷地震的大小和震中的方向。一般來說，如果聲音越大，聲調越沉悶，那么地震也越大；反之，地震就較小。當聽到地聲時，大地震可能很快就要發生了。并且，根據從聽到地聲到感覺地震間隔時間的長短，可以粗略估計震中的遠近：間隔時間越短，震中越近。

巖石破裂與摩擦：在地震孕育過程中，地殼巖石承受著巨大應力。當應力超過巖石強度時，巖石就會發生破裂、錯動。這些過程會產生彈性波，其中部分低頻彈性波能被人感知，從而形成地聲。實驗表明，花崗巖受壓破裂時會產生100Hz - 10kHz的聲發射信號。就像我們手握一根柴棒兩端要將它折斷時，棒會受力而彎曲，同時還會發出咯咯聲，這個聲音不僅來源于即將斷裂的部位，還來自整個棒內的隨機部位，聲音出自棒的結構薄弱處的微破裂，同時還可感到微弱振動。隨著力的增加，聲音出現得愈發頻繁而且愈發強烈，最后微破裂快速集中到要斷的部位，棒終于斷裂，這一過程就類似于地震時“先聽到聲，后地動”的情景。

地下流體活動：地殼應力變化會使地下的水、天然氣等流體異常流動。流體在巖石孔隙裂縫中流動時，會與周圍巖石相互作用產生聲音。例如，地下水在高壓下通過狹窄通道可能發出哨聲或嗡嗡聲。想象一下，地下的巖石層就像一個巨大而復雜的管道系統，當地下流體在這些管道中流動時，一旦遇到狹窄處或者巖石結構的變化，就會產生各種聲響，這些聲響匯聚起來，有可能形成我們聽到的地聲。

電磁效應：地震前地殼巖石和礦物質的物理化學變化會導致電磁異常。這些電磁異常與大氣電離層相互作用產生等離子體震蕩，進而發出聲音。雖然電磁效應產生地聲的具體機制還不完全明確，但科學家們推測，這種電磁與聲音之間的聯系可能與地球內部的電場、磁場以及電荷分布的變化有關，當地震即將發生時，這些因素的改變引發了一系列物理過程，最終產生了可被人類聽到的聲音。

氣體排放：地震前地下巖石的破裂和變形，可能使地層中的氣體如二氧化碳、甲烷等沿著裂縫和孔隙釋放到地表。氣體在排放過程中與周圍介質相互作用，可能產生聲音。比如，當大量氣體從地下快速涌出時，會擾動周圍的空氣和巖石，就像我們打開一瓶搖晃過的碳酸飲料，氣體迅速噴出時會發出“嘶嘶”聲，只不過地下氣體排放產生的聲音更為復雜多樣，并且在傳播過程中會受到地質條件的影響。

地聲作為一種地震前兆現象，對其進行研究具有重要意義。一方面，地聲有可能成為臨震預報的重要依據。如果我們能夠準確識別和分析地聲信號，就可以在地震發生前及時發出警報，讓人們有時間采取避險措施，從而減少人員傷亡和財產損失。例如，1975年遼寧海城地震前，有監測員通過地聲預警成功疏散人群，避免了大量傷亡。

另一方面，對其研究有助于我們更深入地了解地震孕育和發生的機制。通過研究地聲產生的原因和傳播特性，可以獲取關于地殼內部結構、巖石力學性質以及應力變化等方面的信息，為地震科學的發展提供重要的數據支持。

然而，地聲研究也面臨著諸多挑戰。首先，并非所有地震都會出現可識別的地聲，例如2023年土耳其雙震中僅首次強震前記錄到明顯次聲信號 。這使得地聲作為地震預測指標的普適性受到限制，我們難以確定在何種情況下地聲會出現，以及出現的地聲與地震的具體關聯。其次，地聲的產生機制復雜，涉及到地球物理學、巖石力學、電磁學等多個領域的知識，目前我們對這些機制的理解還不夠深入和全面，這也給地聲的研究和應用帶來了困難。此外，地聲信號容易受到環境噪聲等因素的干擾，如何準確地捕捉和識別地聲信號，也是科學家們需要解決的問題之一。

雖然地震前的怪聲——地聲充滿了神秘色彩，但隨著科學技術的不斷發展和研究的深入，我們相信未來能夠更好地揭開它的奧秘，利用地聲為人類的防災減災事業做出更大的貢獻。

來源: 科普文迅