坐火车坐飞机耳朵疼,怎么破?

作者: 庞蜜

来源: 果壳少年

发布日期: 2018-05-10

本文解释了乘坐火车经过隧道或飞机起降时耳朵不适的原因,主要是由于气压变化导致耳膜受力不均。同时提供了通过咽鼓管调节气压来缓解不适的方法。

如果你曾坐火车经过隧道或是乘坐飞机起降,或许会有这样的感受:你的耳朵好像突然进水了,闷胀难受,周围的声音迅速变小并且音调还有点怪怪的,可能需要很久才能恢复正常。这是怎么回事呢?

如图中蓝色箭头所示,耳膜受到外部气压和内部气压共同作用,正常情况下两侧压力平衡。如果有一方压力突变,耳膜受力不均,就会引起不适。一切要从人耳的基本构造说起。人耳中用来感知声音的是一层不足1mm的薄膜,称为鼓膜。物体振动产生声波,通过空气传播到耳朵深处的鼓膜时,会带动鼓膜振动,最终通过听觉神经传入大脑,我们就听到了声音。

鼓膜是一个特别脆弱的部位。它的内侧通过咽鼓管与口腔相连,但咽鼓管一般处于关闭状态,外侧通过耳道直接与外界相通。人在大气中生活,于是鼓膜的两侧都感受到大气压强。正常情况下,鼓膜两侧压强相等。但如果两侧的压强突然变得不相等,薄薄的鼓膜就会承受一定压力,从而出现不适的感觉。

火车过隧道时耳朵不舒服,正是因为车厢内的空气和人耳内部的空气压强不相等了。早在1738年,瑞士流体物理学家丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli)就发现了一维流动问题中的重要规律,即伯努利定律。简单来说就是,当流体密度的变化及摩擦阻力可忽略的情况下,流体的速度越大时,压强就越小。火车过隧道问题,也可以用伯努利定律解释。

如上图所示,火车匀速通过一个较长的隧道,假设隧道足够长,不考虑隧道口处的复杂情况。当气流稳定下来后,单位时间流过隧道中任意两个截面的气体质量相同。我们考虑隧道中远离火车的某个截面A和车身处的某个截面B,很明显A的截面积要大于B。要想让这两个截面处单位时间流过的气体质量相等,就必须要求B处空气相对火车的速度大于A处。根据伯努利方程,B处的压强就小于A处的压强。

而A处离火车足够远,可认为压强不受火车运动的影响,应该和隧道外的大气压强相等。

所以我们可以得出结论,火车进隧道后车厢外的压强变小了。火车车厢很难做到完全封闭,当车厢外压强减小时,很快就会引起车厢内压强也减小,于是就出现了之前描述的情况。乘坐飞机时耳朵不适,也是由于气压的变化。车厢外大气压强变化,关键在于空气相对车厢的速度发生了突变。如果车厢的速度快速变化,即使没有隧道,也会有类似现象发生。

找到了耳朵不适的原因——压强,那么有没有办法缓解这种不适呢?最理想的办法是把车厢、机舱做成严格密闭的,不过这样代价很高。幸运的是我们可以用一些动作打开连接人耳朵和口腔的咽鼓管,使鼓膜内的空气与外界相通,消除压强差。下次再遇到这种情况,打哈欠、嚼口香糖、捏鼻闭嘴鼓气都是不错的选择。

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