震耳欲聋是指声音的 震耳欲聋的音爆究竟是怎么回事?
音速是介质中微弱压强扰动的传播速度,其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒。而当物体接近音速时,会产生很大的阻力,这种阻力能使物体速度衰减,并产生强烈的震荡,这一现象被称为音障。
物体在突破音障时,由于对空气的压缩无法迅速传播,会逐渐形成激波面,激波面上高度集中的声学能量引起的巨大响声,传到人们的耳朵里,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,称为音爆。
音爆究竟是怎么回事?
要了解这一点,我们先来谈一个常见的自然现象。相信大家都听说过“一石激起千层浪”,即在平静的水面上投一块小石头,水面上会出现很多一圈一圈的水波向四周传播,波及整个水面。但是水面上运动的物体在水中激起的水波就不一样了,例如快艇在水中高速前进时,我们可以看到水波是从艇前开始,前缘密集,波浪很大,而后面波浪就很小,呈一楔形向外传播,而且此波同快艇一起前进,波及的范围始终在楔形之内,我们称这种波为楔形水波。
同样在空气中,如果给空气一个扰动,声音也会像水一样通过波的形式向外传播,这就是声波。声波传入耳内刺激鼓膜,我们就会听到声音。当飞机在空中作超音速飞行时,同快速前进的快艇一样,在机头或突出部分会出现一种楔形或锥形波,也就是我们前面所说的激波。
当激波向外传播时会互相干扰和影响,并汇集成一道包罗机头的前激波和一道尾随机尾的后激波。这种波不同于水中的楔形波,它的厚度很小,当物体受到这种波的波及后,波后空气的压强、密度、温度都会突然升高,速度立刻下降。
这种突然的空气压强变化传播到人的耳朵里,会感受到巨大的声响,这种响声就称之为音爆。当飞机飞行速度超过音速,也就是海平面速度每小时约1225公里,飞机对周围空气施加的压力产生的震波汇合时,便会制造震耳欲聋的音爆。
音爆有哪些危害?
音爆的能量巨大,当飞机作低空超音速飞行时,音爆可构成重大困扰,这种声响犹如地震或重磅炸弹,不仅令耳朵无法承受,有时甚至连鼻子都会流血。与此同时,巨大的震动波不只令地面上的人受到惊吓,也可造成实质损害,例如窗户破碎等。经实践研究,音爆的强弱以及对地面影响的大小,与飞机飞行的高度密切相关。飞行高度越高,对地面的影响越小,当超过一定的高度后,地面基本不会受到影响。
