音爆,超越声音

□瘦 驼

音爆,超越声音

□瘦 驼

神秘的巨响

2009年2月某日，湖南省衡阳，严冬尚未过去，大地一片萧条，人们忙着各种生计。突然几声巨响，村民刘某家的窗玻璃被震碎，池塘里的鱼纷纷跃起。

刘某第一个反应就是地震来了，赶忙带着家人来到开阔地待着。当夜，数十万人露宿街头，躲避地震。奇怪的是，地震并未来临。

这神秘的巨响从何而来，一时间众说纷纭。

我们先作一次时空旅行，回到60多年前的大洋彼岸。1947年10月14日上午，美国西部鸟不拉屎的莫哈维沙漠，这是晴朗的一天，除了风吹过裸露的山丘外，只有几条响尾蛇懒懒地在沙地上画着S。

突然，一声巨响，真正的晴天霹雳，大地为之颤抖，不知道从哪儿冒出来一群奇怪的人，他们欢呼雀跃，把帽子扔上了天。不久之后，一架有着炮弹般外形的橙色小飞机降落在一座荒漠中的机场，从驾驶舱里钻出来一位英俊的小伙子，此人名叫耶格尔，绰号“大块头”的他因为这一声巨响永留史册——他是第一个把声音抛在身后的人，刚刚驾驶贝尔X-1型飞机超过了音速。

让我们再次回到湖南衡阳，经调查，此次所谓的“地震”，原因和莫哈维沙漠中的巨响一样，是由于解放军空军某部在衡阳进行训练时，战斗机超音速飞行造成的。

巨响竟是飞机在超越声音

飞机如何会产生这么巨大的声响？让我们把视线从天空转向水面，把一粒石子投入水中，水面便会出现一圈圈涟漪，这是石子扰动水面形成的波。再看看航行的船，船头激起了倒V字型的波纹。在空气中运动的物体与水上行船相似，只不过二维的水面变成了三维的空间，任何在空气中运动的物体都会扰动空气形成波。

这看起来没什么，但当物体运动的速度越来越快时，问题就出现了。空气中波的运动速度是有限的，也就是音速，当飞机的速度达到音速时，它激起的那些波就被飞机赶上了，堆积起来。换句话说，就是空气分子来不及逃开，被挤压在一起，形成了一层强大的空气墙。

喜欢玩水的朋友肯定对这种场景有所体会，水是温柔无形的，不过你如果想玩一下十米跳台，那可要小心，如果玩得不熟练，不小心肚皮接触了水面，温柔的水同样可以把你“揍”得肚皮青紫。如果玩得更惊险，来个悬崖跳水，要是姿势不当，那跟跳楼几乎没什么区别。

所以，别看空气是无形的，要突破这层空气墙并不容易，搞不好飞机都会散架。但只要飞机动力足够充沛，结构足够结实，外形足够合理，它就能够突破这层空气墙。

当飞机超越音速，突破这堵“墙”时，就会产生巨响，俗称音爆。

如果你有幸听过音爆，你会注意到它实际上是由紧邻的两声巨响组成的，这分别代表了空气被飞机前部撞开和空气在飞机尾部闭合形成的激波。当然，由于地面和建筑物的反射，那声音更像是打雷，绵绵不绝。

协和飞机因音爆被禁飞

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。据美国媒体报道，上世纪五六十年代一家开在美国某空军基地附近的养鸡场老板曾经投诉过空军，因为他的上万只鸡都被耍酷的飞行员用音爆震死了。以巴加沙冲突期间，以色列空军也曾经多次夜间对加沙城实施音爆袭扰，有报道称震坏了350个门窗，造成了儿童的恐慌。

超音速飞机造成的音爆很难精确计算，这跟飞机的外形、尺寸、飞行速度、飞行高度以及大气的特性有关。不过在上世纪70年代之前，人们不用太担心音爆的问题，因为只有少数军用飞机可以突破音速。然而随着著名的协和飞机的问世，音爆突然变得敏感起来。协和飞机是投入商业运行的两种超音速客机之一（另一种是前苏联的图-144，不过使用并不广泛）。

有人测量过，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，100帕大约相当于133分贝，如果你恰好身处某重金属摇滚音乐会的大音箱旁边，就知道133分贝的声音会对你产生什么样的影响了。因此协和被禁止进行超音速飞行，这与高昂的运营费用一起断送了这种飞机的生命，2003年，所有的协和飞机退出市场，从此天空中不再有超音速客机的身影。

正是因为听到过音爆的人较少，所以它引发的恐慌事件也层出不穷。2006年4月26日，两架军用飞机超音速飞过美国亚利桑那州的尤马市，当地的911报警电话瞬间被打爆，许多民众报告发生了爆炸或者地震。其实如果你仔细听，音爆之后总是伴随着飞机飞过的声音，笔者小时候一直以为这是飞机在投炸弹。

如果你没有听过飞机的音爆，那也不要紧，其实音爆经常发生在公园里。很多老大爷喜欢抽陀螺健身，如果不是亲眼所见，你很难想象那清脆的“啪啪”声是小小皮鞭发出来的。其实，这“啪啪”声就是一次次小小的音爆，根据观测，抽鞭子的时候鞭梢的速度已经突破了音速，这可能是人类最早突破音速的尝试。

F22战斗机突破音速瞬间

责编/石子儿