电线为什么会"唱歌"?原来风和电线在搞怪
看完这篇你会知道电线的呜呜声是风甩出的交替漩涡在"推"电线颤动发声,而工程师专门造了小哑铃来保护它
寒冬的夜里,风刮过窗外,你有没有听见一阵低沉的"呜——呜——"声?那不是鬼叫,也不是邻居在哼歌,声音其实来自头顶那根普普通通的电线。一根什么都没装的线,怎么就被风吹出了音乐感?
风碰到圆柱形的东西,为什么会产生声音?
你可以想象一条河里有块石头。水流过石头的时候,不会整整齐齐地绕过去,而是在石头后面形成一圈一圈的小漩涡,左边一个,右边一个,交替出现,像两队小螺旋在轮流"报到"。风碰到圆圆的电线,也是完全一样的道理。风流过去之后,在电线背后不断交替甩出小气旋,这个现象有个正式名字叫卡门涡街——但你只需要记住"交替漩涡"这四个字就够了。
这些漩涡每次甩出来,都会轻轻推一下电线,左推一下,右推一下,让电线像琴弦一样开始微微颤动。颤动带动周围的空气振动,振动传进你耳朵,就成了声音。风越大,漩涡甩得越快,推得越猛,声音也就越响。
为什么有时候是低沉的嗡嗡,有时候是尖细的呼啸?
这跟电线的粗细关系很大。你吹一根粗吸管和一根细吸管,感觉完全不一样,对吧?电线越细,漩涡甩出来的频率越高,振动越快,声音就越尖;电线越粗,频率越低,听起来就越沉闷。高压输电的那种粗铁缆,风吹过去是"嗡——嗡——"的低音;家门口细细的铁丝晾衣绳,风一大就"嘶嘶"叫得很刺耳。
风速也很关键。微风时漩涡节奏慢,电线轻轻颤,发出低柔的哼声;大风时节奏加快,电线抖得剧烈,声音就变得又高又紧张。这也是为什么台风天你听到的电线声,会让人心里发毛——那是它真的在"全力演奏"。
这个现象有什么实际影响吗?
听起来只是个趣味小现象,其实工程师们对它相当重视。电线长期被风吹着颤动,会慢慢产生疲劳损伤,就像你反复折一根铁丝,折来折去最后会断掉。为了保护电线,工程师们会在电线上安装一种小装置,长得像哑铃,叫防振锤。它的作用就是打乱那种规律颤动的节奏,让电线没办法"共鸣",从而减少损伤。你下次路过电线杆,抬头找找,多半能看见几个挂在线上的小哑铃。
顺便说一句:历史上有一座著名的塔科马海峡大桥,1940年在并不算很大的风中持续共振,最终整座桥剧烈扭动、轰然垮塌——那背后的元凶,和电线发出呜呜声的原理,其实是同一件事。下次听见电线在风中唱歌,不妨想想,声音这么温柔,力量可没那么简单。