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你相信嗎?公園裡大爺大媽的舞鞭神技,突破了音速

各地的廣場上,經常有些大爺大媽把鞭子抽得噼啪作響,看起來十分拉風。可你有沒有好奇過,為什麼鞭子能憑空抽出來響聲呢?

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其實這個現象早在宋代就被古人們發現並利用了起來。在當時,有一種官職叫做“條狼”,是專門負責值班的人。在天子出遊或一些大型典禮上,他們就會在一旁甩鞭子、發出響聲,起到禮炮的作用。直到爆竹被髮明出來,這種行為才被取代。與此同時,在古代用鞭子驅趕牲口,也靠的是牲口對鞭響形成的條件反射。那麼這種青澀的聲音到底是如何形成的呢?

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這種現象有一個專業的名稱“音爆”。物理學家的一項研究結果顯示,鞭子末尾的速度理論上可以達到無限大,無窮大在真實世界不可能存在,但可以確定的是,這個速度遠遠超過了音速,也就是三百四十米每秒。於是音爆就產生了,發出了“砰”的一聲,它到底是什麼原理呢?

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以人為例子來解釋。一般情況下,人在發出聲音後是站在原地不動的,只有聲音在往前跑。但如果人在發聲的同時也不斷往前跑,去追趕之前發出的聲波,那麼後續產生的聲波就會跟之前的聲波產生碰撞。試想一下,假設你跑得跟你發出的聲音一樣快,但聲音就無處可逃,無法再往前傳播,只會不斷堆積形成一堵牆,這就是“音障”。如果你再加速實現了超音速,就能打破這道音障,發出砰的一聲,這就是音障。

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有趣的是,由於超越音速這個條件很難達成。鞭子或許還是第一件能夠發出音爆的人造物品。要說起現代音障最常出現的場所,那一定是超音速飛機。一九四七年十月十四日,美國空軍上尉查爾斯駕駛X-1型號的戰鬥機,成功實現了三百五十五米每秒的超音速飛行,這是人類首次突破音障。如今超音速飛機早已不是什麼稀奇物,他們在天空中飛過留下的轟鳴其實就是音爆的聲音。

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但是這種音爆對飛機來說並不是什麼好現象,長時間處於音爆狀態可能導致飛機的表層金屬疲勞,久而久之就會產生損壞。所以超音速飛機的材質必須足夠結實。同時如果超音速飛機在低空飛行,音爆產生的衝擊波還可能傳到地面,對建築物、甚至是人耳造成損傷。

說到這裡,可能有人想問,子彈的速度夠快了吧?怎麼沒聽到他發出音爆呢?這是因為子彈跟飛機和鞭子不一樣,它的空中飛行是一個速度不斷衰減的過程,在彈道口時的速度才是最快的,飛出以後速度就達不到音速了,所以他的音爆很可能只有開槍時那一聲,還跟槍聲混合在了一起,難以分辨。