如果你也被公园⾥甩鞭⼦的⼤爷吓爆过,那你该看看这个

作者: 瘦驼

来源: 果壳

发布日期: 2023-10-28 20:02:30

本文探讨了公园中大爷甩鞭子产生的音爆现象,以及人类历史上首次突破音速的飞行事件。文章详细解释了音爆的形成原理及其对周围环境的影响,并提到了超音速飞行可能带来的恐慌和破坏。

公园⾥,很多⽼⼤爷喜欢抽陀螺健身。如果不是亲眼⻅到挥舞鞭⼦的⼤爷,你很难想象那清脆的啪啪声是⼩⼩⽪鞭发出来的。其实,这啪啪啪声就是⼀次次⼩⼩的⾳爆,因为根据观测,抽鞭⼦的时候鞭梢的速度已经突破了⾳速,这也可能是⼈类最早突破⾳速的尝试。鞭⼦抽出响,就是感受到超⾳速的瞬间。

但⾳爆是怎么来的呢?那我们得先说说叫耶格尔的哥们。1947年10⽉14⽇上午,美国⻄部⻦不拉屎的莫哈维沙漠。

这是晴朗的⼀天,除了⻛吹过裸露的⼭丘外,只有⼏条响尾蛇懒懒的在沙地上画着S。突然,⼀声巨响,真正的晴天霹雳,⼤地为之颤抖;然后不知道从哪⼉冒出来⼀群奇怪的⼈,他们欢呼雀跃,把帽⼦扔上了天。查尔斯·E·耶格尔,第⼀个超过⾳速的⼈。

不久之后,⼀架有着炮弹般外形的橙⾊⼩⻜机翩然降落在⼀座荒漠中的机场,从驾驶舱⾥钻出来⼀位英俊的⼩伙⼦,此⼈就是耶格尔(C. Yeager),因为这⼀声巨响永留史册——他是第⼀个把声⾳抛在身后的⼈,刚刚驾驶⻉尔X-1型⻜机超过了⾳速。

这声巨响是怎么回事?让我们先把视线从天空转向⽔⾯。把⼀粒⽯⼦投⼊⽔中,⽔⾯便会出现⼀圈圈涟漪,这是⽯⼦扰动⽔⾯形成的波。再看看航⾏的船,船头激起了倒V字型的楔形波纹。

在空⽓中运动的物体与⽔上⾏船相似,只不过⼆维的⽔⾯变成了三维的空间,任何在空⽓中运动的物体会扰动空⽓形成波。这看起来没什么,但当物体运动的速度越来越快时,问题就出现了。空⽓中波的运动速度是有限的,也就是⾳速,当物体的速度达到⾳速时,它激起的那些波就被物体本身赶上了,堆积起来。换句话说,就是空⽓分⼦来不及逃开,被挤压在了⼀起。

当⻜机的速度接近⾳速,情况与之类似:⼀堵空⽓墙横在前⾯。只要动⼒⾜够充沛,结构⾜够结实,外形⾜够合理,被空⽓墙裹住的⻜机便会超过⾳速。此时被压缩到极致的空⽓被穿透,产⽣了激波。激波是什么?很难详细解释激波,因为它涉及到“熵、信息、介质、场、紊流”等⼀系列⽞⽽⼜⽞的概念。你只需知道这激波可以造成压⼒的剧烈波动。这就是莫哈维沙漠上神秘巨响的来源,更通俗的名称叫做⾳爆。

超⾳速⻜机的⾳爆有多⼤的威⼒?

⾳爆的能量巨⼤,⼀架低空超⾳速⻜⾏的战⽃机产⽣的⾳爆⾜以震碎⻔窗玻璃——所幸,⻜⾏员⾃⼰不会被震到,因为⻜得⽐声⾳快嘛。有⼀个未经证实的传说,上世纪五六⼗年代⼀家开在美国某空军基地附近的养鸡场⽼板曾经投诉过空军,因为他的上万只鸡都被耍酷的⻜⾏员⽤⾳爆震死了。正是因为听到过⾳爆的⼈相对较少,所以它引发的恐慌事件也层出不穷。

2006年4⽉26⽇,两架军⽤⻜机超⾳速⻜越美国亚利桑那州的尤⻢市,当地的911报警电话瞬间被打爆,许多⺠众报告发⽣了爆炸或者是地震。但⼈类⼏乎肯定不是最早的超⾳速物种。计算机和物理模拟认为,近2亿年前的迷惑⻰Apatosaurus神⻰甩尾可能就超⾳速了……

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