殲-20龍吟?成都上空巨響,不是打雷,音爆真能把玻璃震碎?

9月4日上午,成都上空突然傳來巨響,嚇了大家一跳。有些網友描述,說自己家的窗戶都被震得顫抖起來。

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按照正常思維,大家都以為是天上打雷了。但當時成都天氣晴朗,並沒有打雷。成都市的氣象工作人員有人表示聽見了巨響,有人則沒有聽見,但對於打雷的說法是一致的,那就是沒有監測到雷電。

奇怪了,這種毫無徵兆和視覺效果的巨響,到底是從何而來的呢?

隨後,有一家官方媒體發文猜測:這一聲巨響可能來自於我國戰鬥機殲-20的“龍吟”。

很多人納悶:這怎麼還搞出玄幻的詞語了?“龍吟”是什麼意思?

實際上,這只是一種比喻,所謂的“龍吟”,指的是一種特殊的物理學現象,那就是音爆。

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音爆又叫聲爆,指的是超音速飛行器在突破音障的時候產生的一種衝擊波,從而導致巨大聲音的現象,這種現象在超音速飛機上很常見。

對於成都巨響來自殲-20的猜想是有一定道理的,大家都知道,殲-20確實是一款超音速飛機。而且成都市的氣象工作人員也表示:聽聲音確實很像是音爆。而且殲-20又是在成都飛機工業集團生產的,這種猜想還是很合理的。

音爆在城市上空產生巨響的情況雖然不是經常發生,但偶爾出現的幾次也給大家留下了很深的印象。比如2020年6月23日,成都市上空也出現了一次音爆,同時瀋陽市上空也出現了一次。

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殲-20是我國的第五代戰鬥機,在2011年1月11日實現首飛,最大起飛重量37噸,武器最大裝載能力為11噸。飛機全長21。2米,高4。69米,作戰半徑可達2000公里。它的最大飛行高度為20000米,最大飛行速度是2馬赫,也就是聲速的2倍。

對於殲-20來說,透過超音速飛行產生音爆確實是一件很正常的事。至於上面所說的“龍吟”,其實只是一種比喻的手法。

那麼,超音速飛機為何會產生音爆呢?

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我們知道,飛機在高速飛行的時候,會在頭部擠壓前方的空氣,使其壓縮、密度增大,這叫激波,又叫衝擊波。激波會給飛機帶來巨大的阻力,在二戰時期,科學家們一度認為這種激波的阻礙是無法突破的,當時將這種現象稱為音障。

一直到了1947年,人類才首次突破了音障。在這一瞬間,飛機前後的兩股激波會傳播到地面,形成巨大的壓力衝擊,同時伴隨著驚人的轟鳴聲,這就是音爆的來源。不過,對於飛機上的飛行員來說,由於他已經超過了聲速,所以這種音爆的聲音根本追不上他,不會被他聽到。

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除了巨大的聲音之外,大家還會看到超音速戰鬥機會形成壯觀的音爆雲,跟隨著飛機前進,非常壯觀。那麼,音爆雲是什麼呢?

其實,這種現象產生的原因,是在空氣含水量比較高的時候,因飛機附近區域性流場溫度降低至露點或露點以下,水汽在這裡凝結成雲團的現象,學術名稱叫普朗特–格勞厄凝結雲,或者簡稱凝結雲。至於所謂的音爆雲,其實是一種不準確的說法。這種凝結雲一共有三種類型,分別是低亞聲速不規則凝結雲:

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高亞聲速錐形凝結雲:

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還有超聲速錐形凝結雲:

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也就是說,飛機周圍的凝結雲,未必是在超音速的時候產生的,即便是亞超音速飛行時也會存在。

音爆聽起來確實震撼,能讓我們切身感受到超音速飛機的威力,但在網上聽一聽也就夠了,如果經常出現在生活中,大家就不堪其擾了。

比如2010年的時候,我國臺灣就曾經出動了F-16戰機進行空中演練,飛行過程中產生了音爆。由於當時戰鬥機處於低空飛行狀態,音爆對地面的影響非常大,以至於許多玻璃都被震碎,甚至有些日光燈都掉落在地上。如此巨大的聲音,連玻璃都受不了,何況是人呢?

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當聲音超過90分貝的時候,就有可能給人帶來聽力上的傷害了。如果長期處在120分貝的噪音環境下,人體還會出現神經衰弱、聽力受損、血壓升高、頭痛等症狀。而音爆產生的噪音則達到了130~160分貝,可以想象傷害有多麼巨大。

更有甚者,2005年的時候,以色列空軍發現了音爆的另一種優勢,對巴勒斯坦進行了“音爆轟炸”,也就是頻繁在加沙地帶利用超音速飛機低空飛行,透過音爆對地面進行破壞。當時許多人流鼻血、心臟病發作,甚至有一些孕婦流產,給許多兒童帶來巨大的心理陰影。不得不說以色列這招真的太損了,這無異於用彈藥直接轟炸平民,完全不講人道。

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當然,戰鬥機在城市上空超音速飛行也不是常有的事,而且音爆只出現一瞬間,離得也比較遠。但是,如果未來人類想要乘坐超音速客機,就需要解決音爆的問題,防止其給乘客帶來傷害了。

歷史上不是沒有過超音速客機,比如前蘇聯建造的協和式飛機,從歐洲飛到紐約僅需要不到3。5個小時,節省一半以上的時間。但由於音爆等原因,它在21世紀初就退役了。未來如果人類還想研製超音速客機,音爆是必須要解決的問題之一。

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除了飛機之外,隕石也有可能產生音爆。當隕石以及高速闖入大氣層時,就有可能形成強激波,穿過大氣傳播到地面造成區域性短時超壓,從而導致音爆。隕石產生音爆的原理和超音速飛機差不多,但由於速度更快,激波的形狀和強度也有所不同。

殲-20龍吟?成都上空巨響,不是打雷,音爆真能把玻璃震碎?

除了音爆之外,還有“光爆”的現象。我們知道,真空中的光速是不可能被超越的,但是在介質中,光速會降低,它有可能被超越。如果有粒子能夠在介質中超越光速,那麼就有可能形成光子振波,從而發出光芒來。這種現象叫做切連科夫輻射,其原理和音爆差不多。

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總之,這一次成都上空的巨大聲響到底是不是來自殲-20,在官方公佈訊息之前,我們也不敢下定論。只能說,這種可能性還是非常高的。