振动是怎么产生的(音爆是如何产生的)

Posted 2023-05-27

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振动是怎么产生的(音爆是如何产生的)

声音是一种压力波，通过振动在不同的介质中传播。我们听到的声音实际上是不同频率的声波。发动机发出的声音也是声波的一种。它们看不见摸不着，但会像涟漪一样从声源向周围扩散。

通常情况下，当飞机在飞行时，它前面的声波会被压缩，因为飞机在“追逐”它前面的声波。这导致平面前方声波频率较高，前方声波频率较低。

观察者接收到的声波频率取决于声源的位置和观察者的位置。这种现象叫做多普勒效应，这个原理可以解释为什么飞机可以突破音障。

声波被压缩了。

如果提高飞行速度，飞机前方的声波波长(波峰与波谷的间隔)会缩短，使声音频率变高。

当飞行速度达到音速时，飞机前方的声波会被压缩成冲击波，使飞机产生剧烈震动，速度骤然下降。这就是音障。要完成超音速飞行，首先要突破这道屏障。这时候多普勒效应就派上用场了。

众所周知，声音传播的速度取决于温度和介质(声音传播的数据主要分为固体、液体和气体)。在15℃的空气中，音速约为每秒340米，相当于每小时1224公里。但是随着海拔的升高和空气的冷却，声速会逐渐变慢。在10公里的高空，气温可能只有-10℃。因此，在这个高度，飞机只需要以每小时1062公里的速度飞行就能突破音障。

轰鸣声和音爆云

一旦突破音障，就意味着飞机追上了自己发出的声波。此时，飞机前方的声波急剧收缩，导致声音逐渐消失，同时在飞机前方产生巨大的压差，产生类似爆炸的巨大轰鸣声，即音爆。

音爆能量巨大，超音速飞机低空飞行产生的音爆足以震碎门窗，造成听力损伤。鉴于音爆的巨大能力，世界上第一架超音速客机协和式飞机只被允许在海洋上空打破音障。

其实音障并不是真正的屏障，它更像是一个无形的漏斗，只有在特定的天气条件下，才能被人眼捕捉到。

如果条件合适，在飞机突破音障的时候，可以看到飞机后面有一个锥形的云，而且飞机飞得越快，锥顶会越尖。这种锥形云通常被称为“音爆云”，它是由压缩空气中的水蒸气凝结而成的。

一般来说，锥形云多在飞机突破音障时出现，但并不会扫去其他形状特殊的锥形云。

（摘自科普杂志《好奇号》http://www.zazhipu.com/2020735.html 《好奇号》杂志延续Cricket Media的办刊理念，通过启发式的阅读，帮助孩子提高心智，发展情商，感知世界，激发想象，培养孩子的自信心、创造力和好奇心。）