流星引发的话题——音爆

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标  题: 流星引发的话题——音爆
发信站: 水木社区 (Mon Jan  7 01:04:15 2008), 站内


　　流星引发的话题——音爆

　　黄德揆

　　2006年9月12日下午3时许，在新西兰南部地区，从空中传来两声“嘣嘣”的闷响，打破了这地方的平静生活。人们发现，他们的房屋开始颤抖，门窗上的玻璃在咯咯作响……一时间，数以千计的人被惊动，他们相互询问：到底发生了什么?打进消防、市政等部门的电话也此起彼伏。

　　不久过后，约翰山天文台台长艾伦到国家电视台解释说，一颗高速运动的小流星，于当天下午2时50多分，闯入距首都惠灵顿300千米远的克赖斯特彻奇市，在“极低的天空”穿行时产生了“音爆”，从而造成当地居民惊慌失措。听到事情的原委之后，人们的不安情绪才逐渐平复。那么，这所谓的音爆，到底是怎么回事呢?

　　音爆是一种空气剧烈振动的自然现象。它是指以音速或超音速运动的物体，在与周边空气剧烈摩擦过程中，所产生的强烈的振动，以及同时产生的爆破式的巨大响声。在自然界，流星引发的音爆时有发生。

　　如2001年7月25日下午，印度南部喀拉拉邦的房屋突然晃动起来，许多居民被极强的爆炸声所震慑。事情发生后，印度圣雄甘地大学物理学家戈弗雷·路易斯进行了调查研究。他证实，这一现象的“祸首”是一颗高速运动的陨星，这颗陨星突然闯入当地上空后引发音爆，使喀拉拉邦的空气剧烈震动，甚至使得地面建筑物摇晃。

　　2002年新年伊始之时，美国科学家拍摄到一则天文奇观：一团巨大的橘红色火球冲进地球上空，引发了很强的音爆，火球后来分裂成两个发光体。由于火球发生时离地面太高，其对地球的影响未受重视。

　　值得一提的是，人类对音爆的认识，最早和飞机有关；人类为战胜音爆所做的各种努力，最早是出于战争需要，它与空战的历史紧密相连。我们知道，早期的飞机由螺旋桨推进，其最高时速约为700千米，虽说它比地上跑的汽车快得多，但与时速超过每小时1000多千米的声速相比，飞机仍然很慢，故从未产生“音爆”现象。

　　为了提高飞机的性能，让飞机飞得更快，在空战的时候具有更强的战斗力，以取得制空权，英、美、德等国政府在二战期间，均投入大量人力、物力研究高速飞机。直到第二次世界大战后期，速度更快的喷气式飞机才问世。可是在喷气式飞机的试飞阶段，并非一帆风顺，而是事故连连。如1944年7月中旬，纳粹德国王牌飞行指挥官泰菲尔德少校驾驶的ME－262战斗机在加速过程中坠毁，泰菲尔德当场死亡，调查显示，飞机速度接近声速时突然失控。1946年9月，英国著名的哈维兰公司首席试飞员小杰弗里，将D－H－108型飞机加速到声速时，机身在剧烈振动中解体，小杰弗里不幸遇难……极少数死里逃生的驾驶员报告说，当飞机达到或超过声速后，立刻险象环生：周围空气剧烈颤动，空气阻力大得像一堵“墙”；飞机操纵杆也开始不灵便，所以机毁人亡事故频频发生。

　　之所以发生这些事故，就是因为“音障”的存在。显然，飞机在超声速飞行中，音速是个“门坎”。所以，人们形象地称之为音障。飞机的速度逼近音速的时候，飞机周围的空气的密度、压强、温度均发生突变，空气阻力猛然增大，这就形成了音障。一旦突破了音障，空气就会剧烈振动，从而引发音爆。后来，飞机设计师通过改变飞机外形设计，于1947年克服了音障，实现了超音速飞行，使得超音速飞机得以笑傲蓝天。

　　所以，我们现在知道了，音爆是飞行物在克服音障的一刹那发生的，其声音与飞行物的高度、速度、大小形状均有关。越是贴近地面飞行，音爆引起的“嘣嘣”闷响和大气震颤越强烈。在文章开头所说的新西兰音爆事件，起因于克莱斯特彻市上空的小流星，这颗小流星的体积仅在棒球到篮球之间，由于它是从离地面极低的天空穿过，所以才在地面上引起了严重的音爆现象。

　　由于音爆会产生巨大的噪音，对人有巨大的副作用，所以这种现象还被军事上利用。2005年9月底，以色列空军对巴勒斯坦人实施了“音爆轰炸”。以军喷气式战斗机在数日内，对加沙地带进行了频繁的超低空高速飞行。音爆产生的巨大震动，使房屋倒塌、玻璃震碎，还导致某些人流鼻血、心脏病发作，甚至导致一些孕妇流产，从而在巴勒斯坦平民，特别是儿童心理上留下了永久的创伤。

高速超低空飞行有“音爆”现象有时候飞机飞过也有的，我是身有体会，嘿嘿

不要啊~~~~考完研我们就要交一个大作业，里面就要用数值方法捕捉跨音流场的激波。