声爆
聲爆(或音爆,英文:Sonic boom)是在空氣中運動的物體速度突破音障時,產生衝擊波而伴生的巨大響聲。音爆的声音能量巨大,听起来像爆炸一样。超音速的子弹飞过头顶,或者挥动长牛鞭,都会产生较大的噼啪声,这些都是微型的音爆。[1]
通常聲爆是由超音速戰鬥機或其他超音速飛行器,如协和飞机進行跨音速飛行時造成的,而另外槍械射擊時所產生的爆音亦同樣是一種聲爆。飛機在以較低速度飛行時產生的聲音是向各個方向傳播的。由於飛機的快速運動,飛機頭部發出的聲波受到擠壓,而飛機尾部發出的聲波則被擴散,集中在一個錐形範圍之中。
當飛機以音速飛行時,飛行的速度比它發出的聲波的速度更快。觀察快速行駛的汽艇可以發現,汽艇的速度比它形成的水波快,以致於水波不是在汽艇的周圍以圓圈形式傳播,而是排成三角形,三角形的頂尖正好與汽艇的頭部相重合。對於音速飛行的飛機,由於聲波是向各個方向傳播的,形成的就不是三角形,而是圓錐形,錐體的頂尖位於機身上。在這個錐體中,飛機的聲波被壓縮成單個脈衝,這個錐體被飛機「拖著」,並向四周擴散,直至飛機過去後,聲音才到達我們的耳朵,於是我們突然感到一個衝力,這就是聲爆現象。
目录
1 噪音問題
2 对健康的影响
3 视频集
4 参考文献
5 外部連結
噪音問題
产生音爆的飞机外形与观察者之间的距离,很大程度上取决决定了音爆的声音大小。通常情况下,音爆听起来是两声沉沉的爆炸响,而此时飞行器距观察者还有一段距离。但是, 正如亲眼目睹航天飞机着陆的人们所听到的,当飞机在附近时,音爆是更尖锐的梆梆声和噼啪声,像烟花表演里爆竹的声响。
有一种常见的误解,就是从次音速到超音速的过程中只产生一次音爆。实际上,在整个超音速飞行中,音爆在接地区域(boom carpet)是一直持续着的,飛機飛到哪裡,尾後就會拖著噪音的衝擊波,所以超音速飛機只能在海上飛行,或者飛到25公里以上的高層大氣,因為在那裡近乎真空,大氣密度只有地面的5%以下,否則這條航線沿途必然引起居民的對噪聲的抗議。一个驾驶协和飞机的前飞行员说,"在飞机上你什么都听不到,只能看见压力波(pressure wave)向飞机下移动——这在飞机仪表上也能读出来,1马赫时是听不到音爆的。音爆更像船的尾迹,在我的身后。"[2]
对健康的影响
一些研究宣称,美国海军在波多黎各维耶克斯岛制造的音爆,增大了声振类疾病的发病率,使心脏组织增厚. 但是,其他一些科学家对此有争议。[來源請求]
视频集
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查克·葉格在1947年10月14日駕駛貝爾X-1突破音障
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F-14雄貓式戰鬥機挾著聲爆飛掠
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F-14A雄貓式戰鬥機以超音速飛掠羅斯福號航空母艦
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哥倫比亞號太空梭在起飛後45秒鐘穿越音障
参考文献
维基共享资源中相关的多媒体资源:声爆 |
^ Mike May, Crackin' Good Mathematics, American Scientist, Volume 90, Number 5, 2002
^ BBC News interview with former Concorde Pilot (2003)
外部連結
- 網上聲爆短片
- 音爆解說(英語)