不明巨响从何来
作者 娄子岩
发表于 2023年2月

近期,全国多地出现不明巨响。报道称,当地居民突然听到一两声巨响,伴随巨响的还有门窗晃动,玻璃被震裂,甚至车辆都在抖动。人们纷纷猜测,是不是附近发生了地震或者爆炸事件?对此,当地应急管理部门和消防救援部门均表示未接到灾害险情和生产安全事故报告,初步判断巨响的原因为声爆。那么,声爆是什么?它是如何产生的?它对生产生活有什么影响呢?

不可小觑的空气阻力

声爆,又称音爆,是飞行器在超声速飞行时产生的强压力波传到地面形成如同雷鸣的爆炸声。声速是声波在介质中的传播速度,其大小因介质的性质和状态而异。通常,在1个标准大气压和15℃的空气中,声速约为 340米/秒(1224千米/时)。右表列举了部分交通工具和武器装备的最高运行速度。

从表中可知,轿车、高铁、磁浮列车、船舶和民航客机的最高运行速度都没有超过声速,这是为什么呢?原来,运动的陆上交通工具,要克服地面摩擦力和空气阻力;运动的水上交通工具,要克服水的阻力和空气阻力;运动的民航客机,要克服空气阻力。空气阻力和交通工具运行速度的二次方成正比,当运行速度提升至原来的两倍时,受到的空气阻力是原来的4倍,空气阻力增长之快使得这些交通工具运行的速度不可能达到或超过声速。

如何减小空气阻力呢?到空气稀薄的地方去。以民航客机为例,随着飞行高度的上升,飞机周围的空气密度逐渐减小,空气阻力也在减小,所以,民航客机一般在距离地面约1万米的平流层飞行,这样能见度较高、受力较平稳、安全系数较高。那么,如果想飞得更快,是不是继续提升飞行高度就可以呢?并没有那么简单。因为当飞行速度接近声速时,会产生新的阻力—声障。

声障—曾经不可逾越的屏障

当飞机的飞行速度低于声速时,飞机会挤压、排出周围的空气,这时飞机是追不上这些空气的(图1)。

本文刊登于《百科知识》2023年3期
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