11月3日00：07分左右
河南平頂山市區突然傳出巨響
(資料圖片僅供參考)
不少睡夢中的市民被驚醒
3日上午
平頂山應急管理局發布了相關情況說明
原因初步判定為音爆
什么是音爆？
音爆有什么危害嗎？
音爆究竟是什么？
音爆是發生在自然界里的一種物理現象。
我們經常看到汽艇在水中航行時，由于汽艇航行過程中對水產生擾動，在水中會產生水波，水波在汽艇四周向各個方向擴散，同時，我們在航行方向兩側可以看到兩道三角形的水痕跡，向外推開。
圖源：中國科普博覽
同樣的道理，如果給空氣一個擾動，聲音也會像水一樣通過波的形式向外傳播，這就是聲波。當飛行器在空中飛行時，也會產生擾動，擾動也會在空氣中產生聲波，這時空氣中的聲波也會向飛行器四周擴散。
如果是亞聲速飛行（速度比聲速小）飛行器的速度追不上聲波傳播速度。這時會像汽艇在水中航行一樣，在空氣中聲波會向四周各個方向擴散，同時在尾部產生兩道三角形的氣流痕跡（飛行表演時我們看見的尾部彩色帶就是氣流痕跡）。
圖源：網易新聞視頻截圖
當飛行器以聲速或超聲速飛行時，由于飛行器飛行速度比聲速要快，這些聲波會全部疊加在一起，在飛行器的頭部和突出部形成錐形激波。飛行器在聲速飛行的特殊情況下，錐形激波退化為一個平面波。
無論是錐形激波還是平面激波都聚集了大量的聲學能量。這些能量傳到地面上人們的耳朵里時，耳鼓膜感受到空氣壓強突然增加，讓人們感受到短暫、而又極其強烈的、雷鳴般的爆炸聲，這就是音爆（聲爆）。
圖源：中國科普博覽
一般說來
超聲速飛行器飛行時往往會形成兩道激波
一道激波包裹機頭前部
另一道激波在機身后部
它們差不多同時傳播到地面
并在地面上反射
形成一個N形反射激波
因此，我們在遇到音爆時
常?？赡軙牭絻陕暋氨ā甭?/p>
圖源：中國科普博覽
飛行器穿上“婚紗”——音爆云
伴隨飛行器高速飛行產生音爆的同時，飛行器頭部的激波后面的壓力和溫度增高，但在飛行器尾部后面卻會出現低溫和低壓區，這就改變了尾部后面的空氣狀態，使空氣中的水汽在新的條件下發生凝結，形成云霧，這就是人們常說的“音爆云（聲爆云）”。
圖源：中國科普博覽
音爆云和錐形激波形狀類似，呈現錐形狀，和飛行器的機身垂直，通常只能持續幾秒鐘。但是，并不是在每架飛行器在飛行中都會產生音爆云現象。音爆云的出現不僅和激波強度有關，還和周圍空氣的氣象條件有密切的關系。因此，只能在特定的天氣條件下才會出現音爆云。
超音速轟炸機的音爆瞬間 圖源：海寧科普
一架戰機正好穿過音障 圖源：海寧科普
生活中的音爆
其實音爆也經常發生在公園里，很多老年人喜歡抽陀螺健身，清脆的啪啪聲就是一次次小的音爆。根據觀測，抽鞭子的時候鞭梢的速度已經突破了音速。
圖源：北方晨報
2002年《物理評論快報》發表了研究人員對鞭子音爆的產生原因的分析，研究顯示鞭鞘的速度能達到2馬赫（2倍音速）。據作者計算，尖端的速度能夠達到鞭子初始速度的30倍以上。
圖源：Smarter Every Day鞭鞘產生沖擊波
音爆有哪些危害？
超聲速飛行器產生的音爆的傳播范圍很廣，能量也是非常大的。在速度和高度都合適的條件下，沿著飛行器飛行軌跡下面，一路上都會聽到音爆的聲音。
例如，當飛行器飛行速度是2倍聲速、高度是3000米時，人們可在60千米的范圍內都聽到音爆的聲音。
當飛行器在低空做超聲速飛行時，地面上的人們能聽到震耳欲聾的巨響，嚴重的還可能震碎玻璃，甚至損壞不堅固的建筑物。
如果我們把音爆的壓強換算成更直觀的聲強：100帕的壓強大約相當于133分貝。這時音爆引起的噪聲對人體的傷害還是很嚴重的，特別對人的耳膜會有傷害。
如何消除音爆？
影響音爆產生的因素很多，例如飛行速度、高度、航線和周圍的氣象條件等。一般而言，人們對于飛行速度、高度和航線等因素是可以控制的，但對于氣象條件和接近地面的湍流狀態等是無法控制的。
目前為了消除飛行器飛行時產生音爆，科研人員主要在超聲速飛行器的設計、制造和控制等方面，通過改善飛行器的氣動外形、關鍵部件的材料性能、提高飛行器消音器性能和設置隔音裝置等。
資料來源：中科院物理所、海寧科普、中國科普博覽
整理：董小嫻 蔡琳
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