音爆现象是什么?当飞机速度超过音速 , 神奇的科学现象发生了
其实音爆在我们生活中也很常见 , 我们经常在公园或者广场上看到看到一些老大爷在甩鞭子 , 并且还伴随着响亮的声音 , 这就是音爆 。 音爆到底是什么呢?当飞机发生音爆后会有什么神奇的现象?年年科普日 , 岁岁长见识 , 奇哥今天来科普一下音爆 。
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我们都知道声波是声音通过波的形式向外传播 , 而我们能听到声音是因为声波进入我们耳朵使鼓膜震动而产生的 。 因为声波的传播速度是音速 , 所以飞机在接近音速时 , 刚发出的声波就会开始越来越接近之前发出的声波 。 当飞机到达音速时 , 声波的震动波相对飞机就是静止的 。 而飞机前面被压缩用以传播声音的声波就像一堵墙一样出现在飞机前方 。 这堵墙就是音障 。
而飞机在进一步加速 , 突破音速的时候 , 这堵墙相当于是被硬生生撞开了 。 空气墙和飞机接触的地方 , , 也就是激波面 , 就好像用锤子敲打砖墙的接触位置 , 就会产生巨大的能量 , 能量又通过空气传播出来 , 被人听到以后就是一声巨响 , 这就是音爆了 。
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而我们人类历史上第一次音爆现象是通过飞机实现的 。 1947年10月 , 在美国西部莫哈维沙漠 , 耶格尔驾驶的X-1型飞机 , 以每小时1278公里的速度飞行 , 在空中留下了遗一团云雾并伴随着一声巨响 , 这是人类第一次突破音障 , 而这个飞行员也被载入史册 , 他是第一个将声音抛在身后的人 。
那音爆的原理是什么呢?
当我们往水中扔一个石头时 , 水面就会出现一圈圈的波浪 , 这是因为水平面被扰动后出现的 , 而在空气中被运动的物体扰动也会形成波 。 我们可以将声波看成一个从中心点发出的很多个同心圆 , 而每个圆代表着声波的波浪 。
当中心的发生源静止不动时 , 那声波就会对称的传递下去 。 但是当发生源开始运动并且速度比较快 , 超过了前面已经发出的声波圈前面的声波圈就会被压扁堆积 , 每一波会比前一波更快的到达 , 这种声波压缩的结果是声音频率的增加 。
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就拿超音速飞机为例 , 当飞机的飞行速度越快 , 这些同心圆声波就越接近 , 但是只要速度不超过340每秒 , 同心圆声波就不会重叠 。 但是当飞机的速度接近音速时 , 飞机对空气的压缩就无法迅速传播 , 逐渐在飞机面前压缩 , 累积的越来越多 。 当突破音速时 , 这些能量高度集中 , 也就是声波开始重叠 , 传到人耳朵里面之后就会让人感觉到短暂而又强烈的爆炸声 。 也就是音爆产生的原因 。
那飞机超越音速后 , 会产生神奇的现象呢?关注奇哥 , 带你了解更多知识 。
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当飞机超过音速时不仅可以听到音爆 , 我们还能在机尾看到锥形的云雾 , 看起来就像是一个小裙子 , 这也叫做音爆云 。 我们都知道水有固、液、气三种不同的形态 , 在高空中气压小 , 水一般是以水蒸气的形式存在 , 当飞机飞过时空气被挤压 , 压力就会变大 , 就会将水蒸气变成液态 , 就可以看到很多雾状或者小水滴出现的画面 。 所以当飞机加速到超音速时 , 周围的空气被挤压而让气压升高出现音爆 , 让机身周围的水蒸气就从看不见的气态瞬间变成看得见的液态或者固态 , 形成了蒸汽锥形云 , 也就是音爆云 。
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