音爆有多响？真的能让全城人都听见吗？事实证明：玻璃都能震碎

2020年6月23日，沈阳和成都两地的人们都听到了一声巨响。巨响谁都听过，但是声音能覆盖整个城区，就让人们十分吃惊了。很快，两地的巨响纷纷上了热搜，网友戏称是沈阳拍了拍成都，成都又拍了拍沈阳。

关于两地的巨响，目前还没有答案。不过有说法认为，这是两地上空的超音速战斗机加速过程中出现的音爆现象。抛开事实是否如此不谈，很多人都会问一句：音爆真的有这么响吗？

今天，咱们借机科普一下，来说说音爆到底是怎么回事。

说到音爆（Sonic Boom），首先要提到的一个概念，叫做音障。音障又叫声障，最早在二战期间被发现。虽然当时人类的飞机刚刚发明40年左右的时间，但是其速度已经非常惊人，平飞时可以达到音速的一半，也就是每秒大约170米。当战斗机俯冲的时候，借助重力的加速，甚至可以将速度提高到音速的70%。

虽然我们认为空气是看不见、摸不着的。但实际上，我们摸不到只是因为自己不够快。当人类的飞机达到70%音速的时候，就会给前方的空气带来巨大的挤压效果，这就类似于你在水池里前进时会感受到水的阻力一样。在这种情况下，被挤压的空气就会产生激波，反过来干扰飞机的前进。而且，当飞机越来越接近音速的时候，激波的干扰也会越来越强大。到最后，哪怕飞机仅仅增加一点点速度，激波的阻碍作用也会大幅上升，颇有点类似于有质量的物质在接近光速时遭遇的情况。

在空气中，激波的速度和音速是一样的。因此，当时的科学家一度认为，飞机是无法超越音速的，所以起了一个名字叫音障。

（图片说明：C·E·耶格尔）

事实证明，音速也并没有那么难以突破。最终人类的飞机还是突破了音障，实现了超音速。1947年10月14日上午，在美国西部莫哈维沙漠，美国著名飞行员C·E·耶格尔驾驶贝尔X-1型飞机飞行，在人类历史上第一次超越音速，成为了“历史上第一个把声音抛在身后的人”。

当他超越音速的时候，虽然他自己没有意识到，但是在地面上的同伴们分明听见了天空中的一声巨响，甚至感觉到地面都在颤抖。就这样，世界上第一次音爆也随之诞生了。

科学家解释说：音爆出现在飞机达到音速的一瞬间。在这个瞬间，那些被飞机推开的空气甚至都来不及散开，于是在飞机周围被不断堆积，最终形成超音速飞机周围常见的锥形马赫波。

这个马赫波聚集了巨大的能量，它会在空气中传播到非常远的距离，一直到传播进你的耳中，依然可以让你的鼓膜非常清晰地感受到空气的压强变化，所以地面上的人就会听到巨大的炸裂声。而耶格尔和他的飞机本身已经超音速了，所以音爆根本追不上他，所以他本人听不见这个爆炸声。

不仅仅是人类，地面上的一切都会感受到这股强大的能量。如果飞机飞得低一点，甚至可以震得门窗玻璃都破碎掉。法国宇航和英国飞机公司曾经联合研制了超音速客机协和式飞机，但是由于考虑到音爆的伤害效果，最终停飞。

说到这里大家就应该明白，即使是战斗机，也很少会在城市上空飞到音速以上。即使超音速飞行，也会在很高的位置，避免造成的伤害。不过仔细想一想，地球的大气层就那么厚，即使战斗机飞到20000米（实际上也不太可能），算下来不过是20公里，但仍然能够传播到地面，证明音爆至少可以传播几十公里。因此，如果是音爆导致沈阳和成都两个地区城区内普遍听得见巨响，也不是完全没有可能。

通过音爆产生的原理大家就明白，既然它与被飞机挤压前方空气形成的激波有关，那么被挤压空气的量就与音爆的大小有着密切的关系。所以，飞机的重量、横截面积、形状、飞行速度等，都直接决定了音爆的分贝数。

（图片说明：流星也能产生音爆现象）

另外，在自然界也会出现超音速的现象，比如流星。流星的速度一般都非常快，当它们超越光速的时候，也会出现音爆的现象，轰动附近很大一片区域。

实际上，不仅仅声音有音爆现象，光也有类似的现象——毕竟二者在本质上都是波。不过，光的这种现象不是称作“光爆”，而是有一个更加高大上的名字：切连科夫辐射。

实际上，切连科夫辐射的发现时间比音爆还要早，在1934年的时候就由前苏联科学家切连科夫发现，所以就以他的名字来命名。我们知道，宇宙中最快的速度是光速，它不可被超越。但是实际上，我们通常这么说的时候，都省略了一个前提——真空。只有真空中的光速是无法超越的，当光在介质中传播的时候，速度是会下降的。

（图片说明：切连科夫辐射示意图）

切连科夫发现，在一些介质中，光速确实有可能被其他粒子超越，这是由于不同的粒子有不同的性质所造成的。当粒子在介质中（他当时是用透明液体做的实验）的速度超越光在这里的传播速度时，这种粒子就会在自己的周围闯出一个圆锥面来，同时产生一种特殊的光辐射，这就是所谓的切连科夫辐射。1958年，切连科夫因为这个发现和另外两个人共享了诺贝尔奖。

切连科夫辐射在很多方面都有应用，比如在寻找宇宙中最神秘的粒子——中微子的时候，科学家就会利用这个原理。中微子在水中的传播速度比光更快，所以会出现切连科夫辐射，被我们发现。关于中微子的知识，我们有机会再介绍。

（图片说明：超音速飞机产生马赫波的过程）

总之，不论今天的沈阳巨响以及成都巨响到底是不是来自于超音速飞机的音爆现象，我们至少学到了这些知识。实际上，我最近本来就一直在考虑和大家介绍一下这方面的知识，今天权当做是得到了一次机会吧。