2016年9月12日下午3點(diǎn),在新西蘭南部,從空傳來兩聲低沉的聲音,打破了這個(gè)地方的寧靜生活。人們發(fā)現(xiàn)他們的房子開始顫抖,門窗嘎嘎作響……有一段時(shí)間,成千上萬的人驚慌失措,互相詢問:發(fā)生了什么?打給消防部門和市政部門的電話也接踵而至。
不久之后,約翰山天文臺(tái)臺(tái)長艾倫前往國家電視臺(tái)解釋,當(dāng)天下午2點(diǎn)50分,一顆高速移動(dòng)的小流星闖入距首都惠靈頓300公里的克賴斯特徹奇,在“極低天空”旅行時(shí)產(chǎn)生“音爆”,引起當(dāng)?shù)鼐用窨只拧B牭桨l(fā)生的事情后,人們的焦慮逐漸平息了。那么,什么是所謂的音爆呢?
聲波爆炸是空氣體劇烈振動(dòng)的自然現(xiàn)象。指物體在與周圍空氣劇烈摩擦的過程中,以音速或超音速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)空,同時(shí)產(chǎn)生的爆炸巨響。在自然界中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生由流星引起的音爆。
例如,早在2001年7月25日下午,印度南部喀拉拉邦的房屋突然發(fā)生震動(dòng),許多居民被極其強(qiáng)烈的爆炸震驚了。事件發(fā)生后,印度圣雄甘地大學(xué)的物理學(xué)家戈弗雷·劉易斯(Godfrey Lewis)進(jìn)行了調(diào)查。他確認(rèn)這一現(xiàn)象的“罪魁禍?zhǔn)住笔且活w高速運(yùn)動(dòng)的隕石,它突然闖入當(dāng)?shù)乜詹⒁鹨舯?,使喀拉拉邦的空氣體劇烈震動(dòng),甚至使地面建筑物搖晃。
2012年新年伊始,美國科學(xué)家拍攝到一個(gè)天文奇觀:一個(gè)巨大的橙色火球沖進(jìn)地球空,引起強(qiáng)烈的音爆,火球后來分裂成兩個(gè)發(fā)光體。因?yàn)榛鹎虬l(fā)生時(shí)離地面太高,所以忽略了它對地球的影響。
值得一提的是,人類對音爆的理解最早與飛機(jī)有關(guān);人類為克服音爆所做的各種努力都源于戰(zhàn)爭的需要,這與空戰(zhàn)爭的歷史密切相關(guān)。我們知道,早期的飛機(jī)是螺旋槳推進(jìn)的,最高時(shí)速約700公里。雖然比地面上行駛的汽車要快得多,但與每小時(shí)1000多公里的音速相比,飛機(jī)還是很慢,所以從未產(chǎn)生過“音爆”現(xiàn)象。
為了提高飛機(jī)的性能,使飛機(jī)飛得更快,在空戰(zhàn)爭中有更強(qiáng)的戰(zhàn)斗力,從而獲得控制權(quán)空,二戰(zhàn)期間英國、美國、德國等國政府都投入了大量的人力物力研究高速飛機(jī)。直到二戰(zhàn)后期,更快的噴氣式飛機(jī)才問世。但在噴氣式飛機(jī)試飛階段,并不是一帆風(fēng)順,而是意外事故。比如1944年7月中旬,納粹德國王牌飛行指揮官特菲爾德少校駕駛的ME-262戰(zhàn)斗機(jī)在加速過程中墜毀,特菲爾德當(dāng)場死亡。調(diào)查顯示,當(dāng)飛機(jī)速度接近音速時(shí),飛機(jī)突然失去控制。1946年9月,當(dāng)著名的英國哈維蘭公司首席試飛員小杰弗里將D-H-108飛機(jī)加速到音速時(shí),機(jī)身在劇烈的震動(dòng)中解體,小杰弗里不幸遇難...極少數(shù)死里逃生的飛行員報(bào)告說,當(dāng)飛機(jī)達(dá)到或超過音速時(shí),立即變得危險(xiǎn):周圍空氣劇烈顫抖,空。飛機(jī)操縱桿開始失效,于是飛機(jī)墜毀和人員死亡事件頻繁發(fā)生。
這些事故的原因是“聲屏障”的存在。顯然,音速是超音速飛行的一個(gè)“門檻”。因此,人們生動(dòng)地稱之為音障。當(dāng)飛機(jī)的速度接近音速時(shí),飛機(jī)周圍空空氣的密度、壓力、溫度突然變化,空空氣的阻力突然增大,形成聲屏障。一旦音障被打破,空氣體就會(huì)劇烈振動(dòng),從而產(chǎn)生音爆。后來,通過改變飛機(jī)外形設(shè)計(jì),飛機(jī)設(shè)計(jì)師克服音障,于1947年實(shí)現(xiàn)超音速飛行,使超音速飛機(jī)以藍(lán)天為榮。
所以我們現(xiàn)在知道,音爆發(fā)生在飛行物體克服音障的時(shí)候,它的聲音與飛行物體的高度、速度、大小和形狀有關(guān)。越靠近地面,音爆引起的“轟轟”隆隆聲和大氣震顫越強(qiáng)烈。文章開頭提到的新西蘭音爆事件,是克賴斯特徹奇一顆小流星造成的,只在棒球和籃球之間。因?yàn)樗┻^天空空,在地面造成了嚴(yán)重的音爆。
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