音爆上的瘦子

由:汉娜福尔摩斯

2008年,伊夫·罗西驾驶喷气动力翼装飞越阿尔卑斯山。如果罗西理论上能超过音速,他就是引起音爆的罪魁祸首。"width=
2008年,伊夫·罗西驾驶喷气动力翼装飞越阿尔卑斯山。如果罗西理论上能超过音速,他就是引起音爆的罪魁祸首。
法布里斯COFFRINI /法新社/盖蒂图片社

声障之所以得名和出名,是因为它能把飞机拆开扔到地上。看起来你可以直接飞到音速,但如果你超过了音速(俯冲到地面时往往会这样),你会后悔自己没有飞到音速。人们普遍认为,撞到音障就像鸟儿撞到画窗。

但是人们很固执,他们想知道另一边是什么。

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“人们知道这是可以做到的——每颗子弹都是超音速的,”史蒂夫·罗宾逊(Steve Robinson)说。他在加入宇航员部队前以研究湍流为生,现在他以研究湍流为生。“这就是为什么第一架超音速飞机的形状像一颗50口径的子弹。”

不用说,飞机很快就打破了音障,随之而来的音爆打破了窗户。

那么这个臭名昭著的音爆到底是什么,如果不是天空中破碎的影像窗的话?

实际上,这是一群受到创伤的空气分子。

当飞机的飞行速度低于音速时(在海平面上是750英里/ 1207公里,在海平面以上6英里/9.7公里处是660英里/ 1062公里,那里的空气更冷),空气分子有时间分离并在其周围平稳流动。但是,就像奶酪分子或水分子一样,空气分子只能移动这么快。它们有内置的速度限制。由于声音是一种从一个分子传递到另一个分子的扰动,就像倒下的多米诺骨牌,空气分子的速度限制了声音的速度。

因此,当飞机的速度超过空气/声音的速度时,它就不再像刀一样切割空气,而开始像犁一样推动空气,在它前面推一大块混乱分子。就像爆炸一样,这种对分子的侮辱会产生冲击波,在一个球体中向外扩散。当冲击波以音速传播,到达你的耳朵时,听起来就像“嘣”的一声。

但是,尽管许多人相信,这种“繁荣”不是一次性发生的。

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音速“爆炸”的神话

称其为“繁荣”是一种误导。不,你不会在音障上弹回来,而且,当你突破音障时也不会发出轰鸣声。

“人们认为,当你穿过音障时,它只发出一次声音,”罗宾逊说。“这是错误的。无论你走到哪里,你都要拖着这个炸弹。”

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没错:如果人们肩并肩地站在加州和纽约之间,而超音速运输协和式飞机从他们头顶飞过,每个人都会听到音爆。它更像是一种“音速咆哮”。然而,听觉上的事实是,当冲击波到达耳朵时,每个人只听到一声巨响。也许他听到了两声巨响。

美国国家航空航天局(NASA)的爆炸专家凯文·谢泼德(Kevin Shepherd)说:“在现实中,冲击产生于各种表面,而不仅仅是飞机的机头。”“但通常情况下,大的会吞下小的,最后你会得到一个看起来像是来自鼻子的,一个看起来像是来自尾巴的。”

好吧,说实话,你可能没听到爆炸声。

因为地球上的破坏者不喜欢噪音,就像他们不喜欢窗户被打破一样,现在除了军队,所有人都被禁止在陆地上轰鸣。罗宾逊和其他宇航员安静地驾驶着他们的训练飞机,直到他们飞到墨西哥湾上空。

谢泼德说,事故确实会发生。因为声速(也就是声障)确实随空气温度而变化,而且飞行员从来没有听到过自己的“音速咆哮”,所以飞行员在收到窗户的账单之前可能对自己的罪行一无所知。

打破音障并不便宜,这也是航空公司弃权的原因。正如你可能从日常经验中知道的那样,用你的拳头穿过奶酪比用刀切它需要更多的能量。协和式飞机的座位价格昂贵,因为一路飞到巴黎需要耗费大量的航空燃油。

那么为什么要用超音速呢?电话那头,鲁宾逊沉默了一会儿,好像很欣赏这个问题的naiveté。

“你走得更快,”他说。

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