音爆产生的原因 _声波

音爆的由来
【音爆产生的原因】我们知道声音在空气中传播的速度是340m/s，而当一个物体在空气中超过了这个速度时这就是超音速。
现在我们对音爆这种物理现象的了解，多是通过超音速飞机看到或听到的，其实第一次音爆现象也是通过飞机实现的。
在1947年美国人驾驶的X-1型飞机，以每小时1278公里的速度飞行时，在空中留下一团云雾并且伴随着一声巨响，这是人类第一次突破音障，这个飞行员也是人类第一个将声音抛在后面的人。

文章插图
音爆的原理
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。

文章插图
声音在空气中就是以波浪的形式传播的，你可以将声波想象成从中心点发出的很多同心圆，而每个圆代表声波的波浪。

文章插图
当中心发声源不动时声波的波浪圈就会对称的传递下去，当发声源开始运动并且速度还相当快，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地到达，这种声波压缩的结果是声音频率的增加，这就好比朝你开来的车声音越来越大，而离你远去的车声音越来越低。
以超音速飞机为例，当它们在飞行时也会不断地发出声波，这些声音来源于发动机的噪音和空气阻力，这些声音也跟其它发声源一样以同心圆的方式传播，当飞机的速度越快这些同心圆声波就越接近，但是只要速度不超过340m/s，这些同心圆声波就不会相互碰撞或者重叠，因为这些声波能在后一个波到达时前一个波能扩散开。

文章插图
但是当飞行速度超过声速时飞机比声波更快，飞机对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在飞机的前面压缩积累犹如一道墙，当突破这道墙时能量高度集中，这些能量传到耳朵里时就会让人感觉到短暂而强烈的爆炸声，这就是音爆形成的原因。

文章插图

文章插图
音爆云
当飞机加速到一定速度时不但能听到音爆声，还能在机尾看到锥形的云雾，看起来就好像给飞机穿上了白色的斗篷，但马上又会消失得无影无踪，物理学也称这个为音爆云。

文章插图
当飞机达到一定的速度时，机身周围原本看不可见的水蒸气就会凝结变成液态，这是因为在不同压力下水会出现固，液，汽三种不同的状态。
在高空中气压小，水一般以水蒸气的形态存在，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。
也就是说飞机瞬间加速到超音速，理论上时速超过1224千米就可能突破音障，周围空气被挤压而让气压升高出现音爆，让机身周围的水蒸气从看不见的气态瞬间变成看得见的液态或者固态，变成了蒸汽锥形云，就会出现这种音爆云。
是否能看到这种音爆云，不一定完全取决于飞机的速度，也并不会完全与音爆同时出现，还取决于大气湿度和大气温度。

文章插图