音速和音障

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

音速和音障之间的区别

音速 vs. 音障

声速，又称“音速”（每秒340 米，每小時1236公里），顧名思義即是聲音的速度，定義為單位時間內振動波傳遞的距離。音速（波傳遞的速度）與傳遞介質的材質狀況（密度、溫度、壓力…）有絕對關係，而與發聲者（波源）本身的速度無關，而發聲者（波源）與聽者（觀察者）間若有相對運動關係，就形成了都卜勒效應；由此觀點，我們可以知道，超音速時的諸多物理現象（震波、音爆、音...），其實與聲音無關，而是壓縮波密集累積所產生的物理現象。聲音的傳播速度在固體最快，其次液體，而氣體的音速最慢。通常音速是指在空氣中的音速，为343.2米/秒（1,236公里/小时）。音速又會依空氣之狀態（如濕度、温度、密度）不同而有不同數值。如攝氏零度之海平面音速约为331.5米/秒（1193公里/小時）；一萬米高空之音速約為295米/秒（1062公里/小時）；另外每升高1攝氏度，音速就增加0.607米/秒。 在固體中有兩種可能的聲波，其中一種是與流體相同的縱波，另一種是流體沒有的橫波，兩種不同的聲波可以有不同的傳播速度（例如地震波）。縱波形式的音速取決於介質的壓縮率和密度，而固體中橫波形式的音速取決於介質的剛度和密度。 在超流體中也存在兩種不同的「聲波」，第一種聲波是與平常流體相同的密度波，另一種是超流體特有的第二聲波。. 音障（Sound barrier），是一種物理現象。當物體（通常是航空器）的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發出的聲波。此时，由于机身对空气的压缩无法迅速传播，将逐渐在飞机的迎风面及其附近区域积累，最终形成空气中压强、温度、速度、密度等物理性质的一个突变面——激波（Shock Wave，又译冲击波、骇波或--）面。激波的形成是超音速飞行的典型特征。激波面将增加空气对飛行器的阻力，這種因為音速造成提升速度的障礙被俗稱為音障。另外，在早期飞机的设计中，由于对跨音速空气动力学了解尚少，所以曾多次发生飞机试图超越音速时解体或者失控坠毁的严重事故，有人把这一时期困扰飞机制造业的难题也称为“音障”。。 飞行器進入超音速飞行形成的激波面，是声学能量的高度集中面，所以又称音錐。音锥在听觉上是一声短暂而极其强烈（可能超越人耳听力上限的）的爆炸声，故稱為「音爆」或「聲爆」。強烈的音爆不僅會對地面建築物產生損害，也会给飛行器本身跨越衝擊面的部分造成巨大的压力，所以各国一般都禁止超音速飞机在住宅区上空突破音速。 除此之外，跨音速飞行常常伴随的一个效应称为普朗特-格劳厄脱凝结云（Prandtl-Glauert condensation clouds），其特徵是一個以飞机為中心軸、从机翼前段开始向四周均勻擴散的圓錐狀雲團。这是由於机翼引起气流加速，空气内能转化为动能，导致温度的降低，進而引起水气凝结导致。水气凝結變成微小的水珠後，肉眼看來就像是雲霧般的狀態。這個高速区會隨著離機身的距離增加而迅速消失。值得一提的是，普朗特-格劳厄脱凝结云并非只能在跨音速飞行中看到，与激波也没有必然的联系，它仅仅表徵了空气具有一定的可压缩性。在合适的条件下，尚未接近音速的飞机也能在自己周围产生普朗特-格劳厄脱凝结云。.

声爆

聲爆（或音爆，英文：Sonic boom）是在空氣中運動的物體速度突破音障時，產生衝擊波而伴生的巨大響聲。音爆的声音能量巨大，听起来像爆炸一样。超音速的子弹飞过头顶，或者挥动，都会产生较大的噼啪声，这些都是微型的音爆。 通常聲爆是由超音速戰鬥機或其他超音速飛行器，如-zh-hk:協和飛機;zh-tw:協和式客機;zh-cn:协和飞机;-進行跨音速飛行時造成的，而另外槍械射擊時所產生的爆音亦同樣是一種聲爆。飛機在以較低速度飛行時產生的聲音是向各個方向傳播的。由於飛機的快速運動，飛機頭部發出的聲波受到擠壓，而飛機尾部發出的聲波則被擴散，集中在一個錐形範圍之中。 當飛機以音速飛行時，飛行的速度比它發出的聲波的速度更快。觀察快速行駛的汽艇可以發現，汽艇的速度比它形成的水波快，以致於水波不是在汽艇的周圍以圓圈形式傳播，而是排成三角形，三角形的頂尖正好與汽艇的頭部相重合。對於音速飛行的飛機，由於聲波是向各個方向傳播的，形成的就不是三角形，而是圓錐形，錐體的頂尖位於機身上。在這個錐體中，飛機的聲波被壓縮成單個脈衝，這個錐體被飛機「拖著」，並向四周擴散，直至飛機過去後，聲音才到達我們的耳朵，於是我們突然感到一個衝力，這就是聲爆現象。.

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密度

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空气

气是指地球大气层中的气体混合。它主要由78%的氮气、21%氧气、还有1%的稀有气体和杂质组成的混合物。空气的成分不是固定的，随着高度的改变、气压的改变，空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质，直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末，科学家们又通过大量的实验发现，空气裡还有氦、氩、氙、氖等稀有气体。 在自然状态下空气是无味无臭的。 空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需。所有动物都需要呼吸氧气，植物利用空气中的二氧化碳进行光合作用，二氧化碳是近乎所有植物的唯一的碳的来源。.

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空气动力学

氣動力學 (Aerodynamics)，是流體力學的一個分支，主要研究物體在空氣或其它氣體中運動時所產生的各種力。.

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超音速

超音速（）簡單說，是指超過環境中音速的速度。在海平面高度，氣溫攝氏空氣中，音速大約是343米／秒（約等於1,125呎／秒、768英里／小時或1,235千米／小時），換算驗證，如。 音速，基本單位定義為1馬赫（Mach），因此，超音速常以音速倍數——馬赫數為量度單位。超過5馬赫的速度有時候稱為超高音速（）。物體--有一些部份（例如轉子葉片的末梢）其周遭空氣是超過音速的情形稱為穿音速（）；出現這種情況，常見的物體速度值是介於0.8馬赫與1.2馬赫之間。單位換算，如。 聲音是在彈性介質中行進的振動（壓力波）。在氣體中，聲波是一種縱波，以不同速度行進，其中最相關的影響因素是氣體的分子量與溫度（氣體壓力影響較小）。既然氣體溫度與組成隨著海拔改變甚鉅，飛行器的馬赫數可以在空速未有改變下有所變動。在室溫的水中，速度超過可被視為超音速。在固體中，聲波可以是縱波或橫波，而且傳播速度更快。.

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温度

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。溫度理論上的高極點是「普朗克溫度」，而理論上的低極點則是「絕對零度」。「普朗克溫度」和「絕對零度」都是無法通过有限步骤達到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标（°C）、华氏温标（°F） 、热力学温标（K）和国际实用温标。 温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。值得注意的是，少數幾個分子甚至是一個分子構成的系統，由於缺乏統計的數量要求，是沒有溫度的意義的。 溫度出現在各種自然科學的領域中，包括物理、地質學、化學、大氣科學及生物學等。像在物理中，二物體的熱平衡是由其溫度而決定，溫度也會造成固體的熱漲冷縮，溫度也是熱力學的重要參數之一。在地質學中，岩漿冷卻後形成的火成岩是岩石的三種來源之一，在化學中，溫度會影響反應速率及化學平衡。大气层中气体的温度是气温（Atmospheric temperature），是氣象學常用名词。它直接受日射所影響：日射越多，氣温越高。 溫度也會影響生物體內許多的反應，恒温动物會調節自身體溫，若體溫升高即為發熱，是一種醫學症狀。生物體也會感覺溫度的冷熱，但感受到的溫度受風寒效應影響，因此也會和周圍風速有關。.

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激波

震波（Shock Wave），又譯衝擊波、駭波或激波，属于紊流的一种传播形式。如同其他通常形式下的波动，激波也可以通过介质传输能量。在某些不存在物理介质的特殊情况下，激波可以通过场，如电磁场来传输能量。激波的主要特点表现为介质特性（如压力、温度、或速度）在激波前后发生了一个像正的阶梯函数般的突然变化。与此相应的负的阶跃则为膨胀波。声学激波其速度一般高于通常波速（在空气中即音速）。 激波随距离的增加耗散很快，與孤波（另一种形式的非线性波）不同。而且，膨胀波总是伴随着激波，并最终与激波合并。这部分抵消了激波的影响。声爆，一种超音速飞机通过时产生的声学现象，即是由激波——膨胀波对的耗散和湮灭所产生的。.

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