为什么空气中会产生强大的冲击波

科普中国网 2018-11-25

        

  2009年11月25日,英国研制成功了世界最快超音速汽车。今天,我们就来谈谈为什么空气中会产生强大的冲击波!

  一架超声速飞机正以1100千米/时的速度,在离地面60米的低空飞行,当飞机飞过一幢楼房附近时,突然,这幢楼房像被什么东西猛击了一下,轰然倒塌了。这件事发生在超声速飞机问世不久的20世纪50年代。人们在调查这次事故的原因时,发现竟是空气中传播的一种波在作怪。

  当轮船在水上驶过时,会激起波浪。同样,飞机在空气中飞行时,也会激起空气,使空气向四周传播,我们称之为气浪。飞机的速度越高,引起的气浪就越强烈。尤其是当飞机的速度比声音传播的速度还要快时,飞机前方的空气在极短促的时间内,一下子被气浪压缩,使得这个区域里的空气的压强变得特别大,密度和温度也特别高。这个区域内空气的振动状态,带着非常巨大的能量,又迅速地由近及远地向四周传播开去,形成特别强烈的气浪。伴随着霹雳般的轰鸣声,强烈的气浪就像一颗重磅炸弹从空中降临地面,把障碍物冲倒、压垮。人们称这种强烈的气浪为冲击波。

  由于冲击波的强度随着传播的距离逐渐减弱,所以,高空飞行的超音速飞机对地面影响很小。但是,如果飞机在低空或超低空以超声速飞行时,冲击波产生的危害就在所难免了。轻则把门窗玻璃震碎,把烟囱震倒,重则能把一大片建筑物夷为平地。

  除了超声速飞机外,在空气中高速运动的其他物体,例如甩动鞭子时的鞭梢、刚出膛的子弹和炮弹甚至空中落下的陨星,都能产生冲击波,只是冲击波能量的大小差别很大。位于加拿大魁北克省的冰古拉蒂陨石坑,就是由一颗陨星,以极高的速度下落到地面时产生的冲击波炸出来的。炸出的这个坑足足有400多米深,直径达到约3.5千米。冲击波的威力超过了原子弹的爆炸。而鞭梢和子弹引起的冲击波,只是发出一声清脆的响声和一阵啸声而已。

  关键词:超声速飞机 气浪 冲击波

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责任编辑:杨茗

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