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1 # 魑魅涅磐
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2 # 航小北的日常科普
所謂的音爆,就是飛行器飛行速度超過因素的那一瞬間,會產生大量的衝擊波,並且還會伴隨著巨大的響聲。
這種現象人們更多的是在超音速飛機上看到,比如說下圖就是戰鬥機在跨音速的過程中產生的蒸汽錐【圖中強大的激波會改變空氣的性質,因而會造成空氣折射率的改變,讓我們可以看到超音速飛行時產生的“激波”】,當然,如果你在現場的話,就會聽到巨大的音爆聲。
火箭由於需要加速到第一宇宙速度乃至於更高,因此火箭在發射的過程中一定是會有音爆的。但是,火箭是近乎垂直向上發射的,需要經過一定的時間加速才會產生“音爆”,而這個時候火箭早就已經飛到很高的空中了,一般肉眼也就無法看到火箭超音速時候產生的蒸汽錐,所以也幾乎聽不到音爆了。而且一般的新聞報道也往往只會報道火箭剛剛飛離發射塔時候的景象,這也是很多人沒有見過火箭音爆的原因。但是如下圖所示的那樣,太空梭、火箭都是會經歷“音爆”。
甚至於有些時候因為天空中還有一些雲,所以火箭發生音爆的時候會發生非常壯觀的景象,比如說下面的這個影片就是著名的SpaceX公司發射火箭時出現的音爆,畫面中可以看到,火箭的頭部有一團白色的霧氣,那就是“蒸汽錐”,而火箭產生的音爆幾乎扭曲了整片天空的空氣,撥開了雲霧,所以人群中會爆發出一陣歡呼——畢竟這太壯觀了。
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3 # 軍武吐槽君
首先糾正題主一個錯誤的地方,你所看到的不是音爆,而是音爆雲,音爆雲對於大部分物體都是適用的,並不分飛機火箭,理論上只要超音速飛行都會產生,現在單級火箭速度能達到4.5公里/秒,多級火箭可以達到第一宇宙速度7.9公里/秒,產生音爆雲簡直就是小菜一碟。極端點說,如果超人超音速飛行,照樣可以形成音爆雲,先用一張圖踢館,請看!
然後我們再來學習幾個有關音爆的名詞,第一個是音障,當物體運動速度接近音速時,會出現一股巨大的阻力,物體會產生強烈動盪,速度也會明顯降低,這個叫做音障。
第二個是音爆,在物體突破音速後,會形成一個激波面,這個激波面會讓聲音集中傳播,傳到人耳朵裡就是一種短暫卻強烈的爆炸聲,被稱為音爆,超低空飛行的音爆可以擊碎玻璃,甚至掀翻汽車,有興趣的可以看看法國電影《空中決戰》,裡面有Phantom2000的神操作。
第三個是音爆雲,在突破音障的同時由於空氣的壓縮還會形成音爆雲,正式名字叫普朗特-格勞厄脫凝結雲,這就是我們今天問題的核心所在。
為什麼會形成這些現象呢?主要就是在接近音速時,物體運動產生的聲波速度基本和飛機、火箭同步,於是聲波都附著在物體周圍,累計多了,就成為了環繞物體周圍的音爆激波,由於音波的疊加,飛機周圍壓力陡增,流過這些部分的空氣,水分子就被壓縮聚合成了水滴,水滴多了就成為雲霧狀態,於是就形成和音爆波軌跡一樣的環狀音爆雲。而一旦突破音障,聲音都被甩在了機後,自然不會產生音爆雲,同理,在亞音速時,聲音都在飛機身前,也不會產生,這種現象只有在物體接近或者等於音速時才能發生。不知道小夥伴們聽明白了嗎?
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4 # 祁門金吾
音爆是激波面掃過地面時聽到的聲音,它是氣壓驟變形成的,飛機平飛時激波平面垂直於地面,所以能夠掃過地面,火箭上升,激波面像一把傘,平行於地面向上移動,所以不會掃過地面,因此也就聽不到音爆。
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火箭發射時其實是有音爆存在的,但是我們卻聽不到這是有原因的。
在我們的日常生活中瞭解到的音爆就是戰鬥機低空加速飛行時會產生音爆,聽到一聲很大的炸雷的聲音,看到戰鬥機機身有一圈水霧圍繞著,這就是因為戰鬥機的飛行速度超過了音速產生的水汽造成的,如果有去看航展的話或許有機會看到戰鬥機飛行產生音爆現象。
戰鬥機的飛行速度最多也就3馬赫,也就是以3倍音速飛行,而我們看到的音爆只需要戰鬥機的飛行速度大於聲音傳播的速度就可以看到,那火箭的飛行速度是要最低達到第一宇宙速度的,為什麼看不到音爆呢?至少我們在觀看火箭發射直播的畫面中沒看到過這個現象。如果親身體驗火箭發射的話,在現場還是會聽到很大的聲音,這是火箭發動機的燃氣噴出的速度超過音速產生了音爆。
關於音爆有兩種一種是肉眼看來判斷的,一種是聽到的,肉眼看的話如果火箭產生音爆那應該和戰鬥機產生音爆是一樣的,就是火箭箭體周圍產生水霧現象。聽的話就是火箭在飛行過程中高空中應該傳來叭的一聲巨響才行,但是很遺憾我們沒有聽到過。
火箭的速度是逐漸增加的,從初始速度要想加速到第一宇宙速度或者更高,火箭是需要經過多次加速的,就像汽車一樣加速都需要個過程。但是一枚火箭的質量可不像戰鬥機一樣只有二三十噸重,一枚火箭的發射質量最輕的也60噸左右,這只是一些小型火箭的發射質量,像我們常見的火箭的發射質量普遍在六七百噸重,這麼重的質量要想加速到超過音速是需要很長時間的,這也是為什麼我們在看電視直播的時候覺得火箭在初始階段飛的很慢的原因,等火箭的飛行速度超過音速的時候,火箭已經飛到幾千米高空了,我們看到的機會也就很渺茫了。當然有的時候還是可以看到的,比如一些推重比很高的火箭由於發動機推力大,火箭質量輕,那麼加速就很快,所以我們也就比較容易看到火箭飛行速度超過音速產生的水霧現象了。
不過火箭在飛行過程中產生了音爆現象後,我們只能看到卻不能聽到也是有原因的,首先我們要想聽到聲音,必須聲源產生的聲波掃過耳朵才能聽到,但是火箭是越飛越高的,火箭是向上走的,激波的方向也是向上,在地面當然就聽不到火箭帶來的音爆聲了。我們可以聽到戰鬥機發出的音爆是因為戰鬥機是水平飛行產生音爆的,戰鬥機速度比聲音傳播速度快,並形成了一個錐形聲波,聲波掃過耳朵時我們就聽到了。