审核专家:成蒙博士 中科院物理所研究生部副主任

雪花飘落的午后,北京城的喧嚣突然消失,这场不期而至的初雪,在街道间铺开了一张巨大的天然静音毯。

12月12日中午开始,北京迎来今冬首场明显降雪。但你有没有发现一个现象,雪后的城市仿佛被罩上了一层“天然耳罩”,变得更加安静了?这是为什么呢?

雪花:大自然的“多孔吸音棉”

问题的关键在于雪花的特殊物理结构。新鲜雪花是一种六边形结晶体,堆积在一起是天然多孔材料,雪花之间充满了大量微小的空气空隙

声波传播到雪地表面时,并不像遇到坚硬地面那样被直接反射,而是会陷进这些微小空隙中。在空隙内部,声波与冰晶间隙发生多次反射和衰减,每次相互作用都会消耗一部分声能。也就是说,雪花形成的表层吸收了这些声波。

当城市中的各种声波传播到雪地表面时,声波会“陷”进积雪这层厚厚的“海绵”里。雪地会吸收声波的能量,这部分能量会转化为微不足道的热能消耗掉。经过成千上万次的“陷落”后,传到我们耳朵里的声音自然就变得微弱而沉闷了。雪层越厚越蓬松,这种吸音效果就越显著。

大地的“吸音毯”

积雪的降噪效果还来自它对地面的声学改造。平日里,城市地表主要由坚硬的沥青、水泥构成,这些材料表面光滑坚硬,是声音的良好反射面。

积雪改变了这一状况。当雪花覆盖地面,原本坚硬光滑的反射面被一层柔软粗糙的吸音面取代。这层“雪棉被”不仅自身能吸收声音,还通过不均匀表面增加声音的散射和漫反射

更妙的是,积雪能填充地表的不规则处,减少声波在这些凹凸中的共振和反射,从根本上改变了声音在城市环境中的响应模式。当积雪覆盖车辆行驶的道路时,轮胎与积雪的摩擦声、气爆声远低于与沥青的直接接触声,在一定程度上降低了行驶噪声。

另一种“白噪音”:雪声的心理效应

雪的降噪效果不仅在于物理层面,也受生理因素的影响。由于雪地吸收了绝大部分原有的白噪声,取而代之的是降雪本身极微弱的白噪声。因为白噪声的大幅降低,人们感觉降雪时非常安静

这也是为什么许多人觉得雪夜特别好眠——雪的“微噪音”让大脑降低了对夜间各种突发声响的响应,创造了更加稳定的声音环境。

从自然降雪到城市降噪设计

积雪带来的降噪效果为城市噪声治理提供了自然启示。城市规划者开始借鉴雪的智慧,开发各种“仿雪”降噪方案。

例如,具有多孔表面的建筑外墙材料,模仿雪花结构吸收和散射声波;人行道和广场使用的特殊多孔铺装,在雨天还能兼有透水功能;绿化带中选择叶片多孔、结构复杂的植物品种,增强天然降噪效果。因此,规划更多的城市绿地、建设“口袋公园”,不仅是美化环境,更是构建健康声环境的重要举措。

来源: 北京科学中心