什么是音障(音障和智障)

杭州萧山突然一声巨响。居民楼的窗户在摇晃。许多人表示很害怕，绍兴的一些地区几乎同时听到了巨响。

自然界最常见的巨响是火山爆发、地震和打雷，但气象局明确表示没有观测到打雷和地震。

所以这个声音很可能是“人造的”，而在人造声音中杭州萧山、绍兴这样的跨度地区能听到的，很可能是飞机突破音障时产生的音爆。

音爆是一个很有意思的现象，但是为什么一定要突破音障才能产生呢？为什么声音这么大？也看到很多人在问，飞机突破音障时的“音爆云”是怎么回事？

音爆是怎么回事？

音爆是物体速度超过音速时产生的声音。我们平时看到鞭打的时候，鞭子的顶端会发出很大的响声。这个声音其实是因为鞭子顶端的速度以超音速运行而产生的。

日常生活中音爆的情况很多，很多东西瞬间就能轻松超过音速。毕竟音速只是一个速度，而且不是很快。

声速是指振动源在特定介质中的传播速度。当这种介质是空气体时，大气压、湿度、温度都会影响声速。在标准大气压、15℃的情况下，此时的声速就是我们熟悉的数值——340m/s。

按照原理，飞机要飞得比340m/s还快并不难，但实际上相当难。甚至在1947年人类飞机首次超音速飞行之前，许多保守的工程师就认为音速是人类飞行的极限。

这是因为要超过音速，需要突破一个阻力急剧增加的屏障，这种屏障被称为音障或音障。当飞机越过这道屏障时，很容易因为空气压和流体力学的变化而失控，甚至在最坏的情况下，飞机会自然解体。

因此，要突破音障，需要对飞机结构的材料，以及飞机的动力系统、平衡系统进行大的改进。

为什么会有音障？

很多人不能理解，飞机为什么要突破音障才超过音速。这个音障是怎么形成的？

其实原因很简单。当物体在空空气中运动时，其前后都会产生压力波。速度越快，物体前方的波会被压缩得越来越厉害，从而形成阻力。

这个过程和快艇过湖时的场景很像。快艇运动时，前后水波都有，但前水波被压缩得很厉害。

当飞机达到音速时，波前被压缩到极限，空气体密度和阻力都很大，再往前走就变得非常困难。

上面的照片是美国海军上尉·约翰·盖伊在1999年拍摄的。这可能是最著名和最好的飞机穿越音障的照片之一。

当然，我们的注意力很容易被飞机机翼上的“音爆云”吸引。这种“音爆云”实际上是由空空气中的水在低压下凝结而成的。

机翼最容易出现“音爆云”。这是因为当机翼提供升力时，会产生一个低压区。当飞机加速到音速时，飞机周围也会进入低压状态(空气体被压缩到机头)。最终两者叠加，降低的压力使空气体中的水凝结，形成蒸汽云。

但当飞机继续加速突破音障时，低压区空的气体被产生的冲击波局部扰动，蒸汽云消失，取而代之的是音爆。

考虑到飞机飞行的速度很快，拍这张照片的难度很大，需要天时地利人和。

据说，当约翰·盖伊听到音爆时，他立即按下了快门。不仅如此，超音速飞行试验的天气也有很大关系。这是一个非常潮湿的日子，有大量的水分子。

然后还有最后一个问题。为什么音障被打破会产生音爆？是什么让它听起来这么响？

飞机在飞行时，前方的压力波阻碍飞行，导致压缩。当飞机速度超过超音速时，压缩达到极限而被打破，产生冲击波(空气体的不断膨胀和收缩会产生冲击波)。

一般飞机超音速音爆产生的冲击波可达200分贝左右。它推回一定距离后，继续向前推，在194分贝的声音极限处减弱，直至完全消失。

因为飞机有一定的距离，当有音爆时，实际上有两个音爆，一个是飞机前方的压力波压缩形成的，另一个是飞机离开波时形成的。

只是两次音爆间隔很短，我们可能分辨不出来。

两次音爆一起形成圆锥形向外辐射，辐射范围内的任何人都会听到声音。

由于飞机是超音速行驶，冲击波是不断产生的，所以实际上它飞的地方都会产生音爆，覆盖面会很广。

从杭州的巨响分析——萧山和绍兴部分地区的人都听到了，很有可能是超音速飞行产生的声音。

最后

有人会想，超音速飞行的飞行员能听到声音吗？

他们听不到音爆是真的，但他们能听到发动机的声音，因为发动机声波是在驾驶舱内传递的。