音爆、音爆云都是什么

　　物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障。突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,称为音爆。

　　“音爆”是物体在空气中的相对运动速度向上突破达到1马赫临界点时就会出现。通常情况下,多为飞行器在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压增加而压缩周围空气,使水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般。这种云雾通常只能持续几秒钟,激波现身,转瞬即逝。音爆云是国内对这种现象的一个俗称,较为严肃一点的描述为普朗特-格劳厄脱凝结云。

　　声音在空气中的传播像水中投入石子产生的水波一样,通过波的形式向外传播,这就是声波。我们平时听见的声音就是声波传入耳内使鼓膜震动而产生的。当飞机在空中作超音速飞行时,在机头或突出部分,也会像水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波,这就是激波。飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方,所以就全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥。当它们向外传播时便互相干扰和影响,然后汇集成一道包罗机头的音爆前激波和一道尾随机尾的后激波。这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟,但有着迥然不同的性质。激波的厚度很小,经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高,速度立即下降。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时,均会感到这种强烈的变化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空气压强变化,就感觉是两声雷鸣般的巨响。这种响声就称之为“音爆”。

　　音爆的能量巨大,一架低空超音速飞行的战斗机产生的音爆足以震碎门窗玻璃。一架在 16000米高空以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对地面产生的压强高达100帕,相当于给一块一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力,玻璃哗哗直响就不难解释了。我们把压强换算成更直观的声强,100帕大约相当于133分贝,相当于恰好身处某重金属摇滚音乐会的大音箱旁边。因此协和被禁止在陆地上进行超音速飞行,这与高昂的营运费用一起直接断送了这种优雅的飞机的生命,2003年,所有的协和退出市场,从此天空中不再有超音速客机的身影。“音爆”的强弱以及对地面影响的大小,与飞机飞行高度有着直接的关系。因为,激波和水波一样,距离越远,波的强度也越弱。当飞机作低空超音速飞行时,不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响,影响人们的生活和工作,严重的还可以震碎玻璃,甚至损坏不坚固的建筑物,造成直接的损失。随着飞行高度的增加,这种影响越来越弱,当超过一定的高度后,地面基本不会受到影响。（王蔚）