传闻特斯拉曾经想找到地球的共振频率，这个频率能计算出来吗？如果发生后果有多严重？

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传闻特斯拉曾经想找到地球的共振频率，这个频率能计算出来吗？如果发生后果有多严重？

精选优质答案：

如果强迫振动的频率与物理结构的固有频率相同，此时振动阻尼最小，能量传输最容易，将会导致物理结构发生巨大的振动，这就是共振的现象。有关共振现象比较有代表性的例子是19世纪的拿破仑士兵踏着整齐的部分过桥时，由于走路产生的振动频率刚好符合大桥的共振频率，最终导致桥梁坍塌。

同理，地球也会有固有频率，而且不止一个。庞大的地球结构不是刚体，其自由度数量无限多，所以地球的共振频率也是无限多。实际上，地球的这个共振频率已经被计算出，为7.83赫兹，它是德国科学家温弗里德奥托·舒曼于1952年在一次研究过程中发现的，后来以其名字命名为“舒曼共振”。而美国工程师尼古拉.特斯拉早在1889年也曾发现了地球的共振频率接近8赫兹，只不过科学家舒曼比他计算的要更为准确。

舒曼共振是一个非常神奇的频率，它与哺乳动物脑袋里的海马体的频率相同，有“地球的脑波”之称，从这一点来看，从某种层面来说也证实了“天人合一”不无道理，在人类探索太空过程中为航天员提供较为稳定的舒曼波提供了理论支持。这主要是利用测量舒曼共振波来测量的。对于理想波导，零级舒曼共振波是一个随高度不变的量即电离层电位。

这个道理就跟音叉的原理差不多，两个共振频率一样的音叉，A振动起来，如果A发出的音波衰减不大的传播到B，那么B就能跟着振动起来。我们的地球就像一个大音叉B，舒曼波就像空气中振动的音叉A。如果真有人利用舒曼波不停的这么干下去，后果你懂的，敲碎地球并不是天方夜谭，这可比原子弹更可怕。

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匿名用户回答:

地球的共振频率理论上计算并没有任何难度，但是由于我们对地球结构的认识并没有那么深入，无法给出精确的地球结构模型，所以这个理论值很难精确。另外，依靠试验的方法测出地球的固有频率也不是不可以，但是没有与地球相当的力去激励。下面我们简单分析下。

1、结构的共振

结构的共振指的是结构固有频率与激励频率一致时，结构振幅会越来越大，直至结构破坏。所以，绝大多数情况下，共振是尽力要避免的情况。共振的情况下，虽然外力并不大，但是依然可以造成毁灭性的灾难。比如1940年冬，美国的塔科马桥就被远低于设计风速的风给吹共振了，如下图。

共振在我们生活中还是比较常见的，比如音叉，比如正步通过桥梁，等等。

2、固有频率的影响因素

当外界激励的频率与结构的固有频率一致时，就会发生灾难。所以，结构固有频率的确定非常重要。实际上，固有频率仅仅与结构的尺寸和约束有关。通常来讲，尺寸越大，约束越多，其振动起来越困难，即固有频率越高。结构的固有频率与外载没有任何关系。

3、固有品率的计算

理论上，任一结构，都可以计算出其固有频率。特别是形状简单的比如细长杆，根据公司可以计算出其固有频率。但是对于复杂形状，就得依靠有限元软件计算了。

此外，通过试验也可以确定结构的固有频率。通过小锤敲击结构，记录下结构的加速度响应，通过信号处理，计算出结构的固有频率，如下图。

4、地球固有频率的计算

地球悬浮于太阳系中，除了引力外，没有其他任何约束，因此我们计算其自由模态。

4.1 仿真法：

建立地球的有限元模型，但是地球模型实在太复杂，我以均匀分布的球形代替，地球半径6371km，质量5.965e24kg，计算结果如下。

前六阶自由模态，频率为零。第七阶以后，频率都比较小在1.5e-4Hz附近，这种接近于0的频率实际上没有多大意义。由于网格问题，后面的高阶模态，网格明显出现了畸形。我用圆球算过，半径20m，第七阶频率是40Hz。而当半径变为200m后，第七阶频率变为3.4Hz。由此可见，尺寸越大，固有频率越小。

假设以太阳系作为参考系，地球其实是约束在某一轨道平面内的，并不是真正的自由模态。有兴趣的同学自己可以算下。

4.2 实验法：

根据测量固有频率的方法，需要有一个激励，且在另一位置测量该激励造成的加速度响应。对于小结构，自然没问题。但是对于地球而言，没有这么大的力来提供激励。地震波是个好方法，但是不可控，激振力也没办法确定。

5、舒曼波与地球固有频率无关

舒曼波其实讲的是空腔谐振器，地球地表与大气高处的电离层形成一空腔，该空腔的固有频率在8Hz左右。也就是说，地震波或者电磁波，如果其频率在8Hz左右，那么这个波不容易衰减，甚至会越传播越厉害，这就是舒曼波。

由此可见，舒曼波与地球结构的固有频率没有任何关系。想要让地球发生共振，仅8Hz的激励是不可能的。

6、总结

巨大的地球结构让通过试验确定其固有频率的可能性几乎为零，地球内部复杂的结构也不清晰降低了仿真计算的固有频率值的精度，本文的仿真结果仅供参考。

匿名用户回答:

关于特斯拉的传说有很多，而这只是其中之一。据说，特斯拉年老后一度曾精神不太正常，而在他的一次生日上，他曾讲过不小心引发纽约地震的故事。凭借其传奇人生，事后当然有不少人进行各种版本的改编创作。我下面要说的也只是众多版本之一罢了。

特斯拉的地震装置

1935年，79岁的特斯拉在他的生日派对上讲述了一个故事。他声称自己的曾发明了一个机械振荡器在纽约市市中心引起了极大的震动，甚至发生了地震。

在这个故事版本中，特斯拉声称，1898年他曾在曼哈顿附近的东休斯顿街46号的实验室里试验一个缩小版的机械振荡器。

这个振荡器是由特斯拉1893年曾申请专利的一台蒸汽发电机改造而来。据说这个振荡器十分小巧，大约只有7英寸(18厘米)长，仅重一到两磅，直接可以装进大衣口袋。

有一次，他在实验这个振荡器时，似乎引起了所在建筑物的共振，随着速度的增长，他说机器在自己大楼的共振频率上振荡，后来意识到危险，就在警察赶到的时候，他被迫用雪橇锤终止了实验。

而另一些版本则说，他的实验直接引起了1898年纽约市的地震，从此世上就有了“特斯拉的地震机器”的传说。

简单来说，特斯拉的振荡器是一台往复式发电机。通过把蒸汽压进振荡器，进过一系列端口出口，将一个活塞上下推到一个电枢上，使它以高速上下振动，产生电力。由于上部腔内的压力加热温度超过200度，压力达到400psi，因此套管必须非常坚固。

一些人说，它使用的是压缩在活塞后面的空气作为“空气弹簧”来提高效率。另一些人说是用电磁铁来控制活塞振荡的频率。

特斯拉声称他可以调整振荡器的频率，使其契合任何大楼的固有频率，这样每一次轻微的振动都会给大楼的弯曲波增加一点能量，即使是最大的结构也可能被拆散。然后，就有人夸大到能与地球共振。

能与地球共振吗？

虽然任何物体都有共振频率，地球也不例外，但要与地球共振，前提你得要有一个功率足够大的源，给地球提供能量。因为共振现象其实是一个物理系统在其共振频率下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。

而且地球有很多结构，比如地壳、地幔和地核这三大主要结构。其下还有一些小结构，它们的密度、体积等都是同的，因此共振频率也不相同。

至于常说的地球共振频率是8赫兹，其实并不是地球的固有频率，它只是指位于地球表面和电离层之间的全球性电磁共振频率，是由闪电激发形成的，靠这频率来实现撕裂地球是完全不可能的。

共振为什么能有毁天灭地的力量？

一切的振动其表现形式都是位移，移动则必然需要能量。如果外界的频率与固有频率不一致，那么外力的作用对象将是整个物体，这样也让物体有较多的回旋余地来泄力，但外界的频率如果与固有频率一致，那作用对象就直接变成了一个个的分子、原子，这就是共振威力巨大的根本原因。

共振使外界的力量直接作用于分子、原子层次（或者某个其他的特定层次），发生小范围的剧烈位移，每一份不断的吸收能量，都用于破坏粒子之间的结构，很容易就使整个系统瞬间崩溃。

微观不好直接感受，就从荡秋千这个宏观系统来看，如果外力的步调和荡秋千的固有频率相同，那荡秋千这个系统就会不断的吸收外界的能量。外界能量每一次都会被完全吸收，并且不向外界输出任何能量，这样这个系统具有的能量就会急剧增加，荡得越来越高。

如果外力的步调与秋千摆动的频率不一致，上一次吸收能量，下一次就可能被外力抵消掉，荡秋千本身的重力势能也会被外力不时的抵消掉。

简言之，共振的威力就在于外力以最精准的方式（或者说节奏）作用于物体最微观的层次（或者说特定的层次），就像花钱要花到刀刃，才最有价值一样。

，读科学，聊宇宙。