音爆产生的条件：音爆现象到底是什么原理

音爆产生的条件：音爆现象到底是什么原理发声源这时候已经等不了声波圈了，在它的推赶下，前面的声波圈就一个接一个地被压扁，堆积。其结果就是，声音频率增加，好比你开车时，过来的车辆声音越来越大，而远离的车声则越来越小。声音在空气中也是以波浪的形式传播的。把声音的源头比作石头，如果石头定点落位，声波的波浪圈就会对称地传递下去。如果声音的源头在传播的时候开始运动，其速度比它的波浪圈的传递还要快。那么这时候就会出现陪跑加油的人跑得比比赛中跑步的人还要快这样的情况。也不尽然，大家都知道子弹吧，对于喜欢枪械的人来说，普通枪支打出子弹的初始速度可达400m/s，这已经超越了音速。但是这一超音速的例子却并没有出现音爆。对此，科学家持有不同的看法。有的认为是有音爆产生，在子弹发射出去的瞬间，因为它刚开始是超音速的，所以确实有音爆。只是开枪的火药声比音爆大，又或许二者混杂在一起，让人没法分辨出来。有的认为子弹虽然刚开始快，但受到后续的阻力和其他客观因

超音速技术可以说是全世界都在争相研究的一种技术，而要衡量是否超过音速，咱们可以根据它是否产生音爆来判断。那有人就要说了，音爆嘛，我听过，那大清早广场上老爷子抽陀螺的时候，啪啪啪的一阵响，可不就是音爆嘛？

不过到底是咱们老爷子甩鞭的速度超过音速而产生音爆，还是鞭子打到了地上发出的声音，这就得从音爆好好聊起了。声音在空气中传播的时速为340m/s，而物体的运行速度超过这个速度就是超音速。当物体的运行速度接近音速时，就会有一股与之相对的阻力，让物体产生强烈的振荡，速度衰减，称之为音障。

当物体突破音障时，本身对空气的压缩没法迅速传播开，就会在物体的迎风面处积累形成激波面。在激波面上，声学能量高度集中。这些能量传达到人们的耳朵中时，就会让人感到短暂而极其强烈的爆炸声，也就是音爆。

对于飞机而言，飞机在飞行的过程中会被一团弹性气体包围。在这些气体之外会有其他的气体不断地挤压。因为飞机足够快，达到或超过音速标准，就会在无形之中形成音爆。那么，是否所有物体超过音速后都能产生音爆呢？

也不尽然，大家都知道子弹吧，对于喜欢枪械的人来说，普通枪支打出子弹的初始速度可达400m/s，这已经超越了音速。但是这一超音速的例子却并没有出现音爆。对此，科学家持有不同的看法。

有的认为是有音爆产生，在子弹发射出去的瞬间，因为它刚开始是超音速的，所以确实有音爆。只是开枪的火药声比音爆大，又或许二者混杂在一起，让人没法分辨出来。有的认为子弹虽然刚开始快，但受到后续的阻力和其他客观因素而衰减，加上不能像飞机一样给自身提供加速度，因此不会产生音爆。至此，尚未有权威的说法。

那么这雷鸣般声响产生的原理是什么？其实这跟波有关，咱们都知道，声波也是一种波。作个形象的比喻，小时候大伙都曾在水里丢过石头吧。石头落入水中后，由石头的落脚点开始散播出一阵阵的环形波浪，这层波浪就是石头与水相碰撞时产生的能量的传递。如果传播的速度过于快，水还来不及形成起伏散开，那么就会激起肉眼清晰可见的水花。

声音在空气中也是以波浪的形式传播的。把声音的源头比作石头，如果石头定点落位，声波的波浪圈就会对称地传递下去。如果声音的源头在传播的时候开始运动，其速度比它的波浪圈的传递还要快。那么这时候就会出现陪跑加油的人跑得比比赛中跑步的人还要快这样的情况。

发声源这时候已经等不了声波圈了，在它的推赶下，前面的声波圈就一个接一个地被压扁，堆积。其结果就是，声音频率增加，好比你开车时，过来的车辆声音越来越大，而远离的车声则越来越小。

以咱们的超音速飞机为例。超音速飞机在飞行时，由于发动机的振动受到空气阻碍，就会造成各种声音。这些声音也同样以环形波浪的形式传播着声音波浪圈，不过只要不超过音速，这些波浪圈就不会发生碰撞或是重叠。而一旦超过音速，这些波浪圈就会在飞机身上逐渐压缩积累，仿佛一层声波墙，这层声波墙能量高度集中。一旦传到人的耳朵里，就是一阵短暂和强烈的爆炸声。

也许有人会有这样的疑问，这层声波墙是看得见的吗？为什么有的超音速飞机在飞行时会有一阵肉眼可见的云烟？其实那并非声波墙，而是音爆云。当飞机超过音速时，人不但可能会听得到音爆声，也会在飞机的机尾处看到锥形的云雾。这种云通常都是稍纵即逝的。它其实跟压力有关系，由于压力的变化，水在固、液、气三种状态中会进行转换。飞机达到一定的速度时，其机身周围肉眼看不到的水蒸气会凝结成液态。

不过，音爆云的形成有许多先决条件，如大气湿度、大气温度等。音爆云其实还叫作凝结云。咱们都已经知道了飞机达到音速后会压缩周围的空气，然后就会出现激波或局部激波，从而导致空气中的水汽凝结成云。凝结云可以分为三种，低亚声速不规则凝结云、高亚声速锥形凝结云、超声速锥形凝结云。只有超音速锥形凝结云才是飞机突破音障后产生的现象。

所以，凝结云可以充当飞机即将超过音速时，在满足一定天气条件下，视觉所能看到的指标。反过来说，只要飞机超过了音速，就能看到音爆云。这其实是不对的，首先音爆云的出现需要满足特定的气候条件，大气水汽含量足够高，飞机附近的局部温度分布足够低。然后是出现激波和局部激波，而飞机的飞行速度需接近或超过音速。

音爆云可以作为物体即将或已经进入超音速的指标，音爆同样也能作为衡量的参照。那么，工作人员真的会依据音爆声来判断吗？要知道，音爆积蓄的能量是巨大的。一架低空超音速飞行的战斗机所产生的音爆足以将门窗玻璃震碎。而一架在1600米高空以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对于处得老远的地面来说，仍会受到高达100帕的压强。这相当于直接给一块一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力道，也难怪玻璃会怪响个不停。

将压强转换为声强，100帕的压强大约相当于133分贝的声音。这就好比你站在一个朋克摇滚音乐会的音箱旁边，且不说巨大的震颤声能动摇你的心脏，你的耳膜是否经住考验都得另说。这也是为什么协和被被禁止在陆地上进行超音速飞行。

有关数据记录着，面对史上最响的一次音爆中，即便是身处发生源64米外的一艘船身上吗，也还是有一大半的船员因音爆而耳膜破裂。不过这次音爆的产生不是飞机，而是19世纪以来最大的自然灾害，喀拉喀托火山突然爆发

讲到这，或许有些观众按捺不住了，那广场上的老爷子到底打没打出音爆！其实用鞭子锻炼身体的老人虽说年事已高，但他们确确实实能够将绳子甩到音速的标准，打出音爆。这其实也不是什么不合乎常理的事情。咱们这就来分析一下，用鞭子，是怎么打出音爆的。

鞭子可以看作一根绳子，绳子是线性物体，人在甩动时自起手初将能量传递出，从握手处传到绳的端部。波的传播过程可以看作是能量的传递过程，这时候，鞭子上就有了波，鞭子也就成了波的载体。一个波的能量是恒定的。一般的鞭子，其握手的地方相对来说粗一点，质量也较大，其尽头的端部一般都比较小，质量也更小。根据能量守恒定律，将波从握手处传播到端部，此时，要想保持能量不变，就得有其他的变量来维持能量守恒。这个变量，就是波形的频率。

相当于咱们要把能量输送出去，并且保持功效不变，之前用的是粗管子，之后用的是细管子，那么细管子的输送速度就得加倍得快了。对于咱们的波而言，这种动态波的速度会随着鞭子由粗到细的变化而增加速度。如果鞭子首尾材质的重量差异达到条件，是完全可以得到音速时音爆的效果。