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无形的“空气墙壁”

查字典物理网 2013-04-01

无形的“空气墙壁”　来自查字典物理网资料整理

我们知道，在常温下，空气中声音的传播速度大约是每秒三百四十米。今天，一些先进的喷气式飞机的飞行速度已是声速的两倍甚至三倍，我们称这种飞机为“超音速飞机”。想当初，人类为了实现“超音速”这个梦想，曾经付出了相当大的代价。

1903年，莱特兄弟发明了世界上第一架飞机。从此以后，人们一直在努力提高飞机的飞行速度，经过不懈的努力，飞机的最高时速已经接近1000米。但是当飞机的飞行速度达到声速时，经常会发生爆炸现象，造成机毁人亡的惨剧。

这是怎么回事呢?原来，阻止人类超越音速的罪魁祸首，就是我们周围的大气。在一定条件下，我们周围的空气能够形成极其坚固的“墙壁”，即使是坚硬无比的钢铁，撞上这道墙壁也会粉身碎骨。

那么这道无形的“空气墙壁”是怎样形成的呢?我们知道，声波的波源来自物体的振动，而传播媒质就是空气。物体的振动，导致物体周围的空气不断被压缩，形成疏密相间的纵波，这种纵波在空气中的传播速度，就是声速。

与物体在空气中的振动类似，一切物体在空气中单向运动的时候，位于物体前进方向的空气被压缩，物体运动速度越快，前方的空气被压缩得越厉害，最终会形成一个密度很大的“压缩空气层”，这就是上面提到过的“空气墙壁”。

既然空气墙壁的形成与声波类似，那么它在空气中的运动速度自然就是声波的速度，所以当物体的运动速度小于声速时，“空气墙壁”的密度不会很大，物体也不可能碰上它;而当物体的运动速度接近或者达到声速时，“空气墙壁”的密度就会无限地增大，物体就会紧贴在“空气墙壁”上;而当物体的运动速度超过声速时，撞上极高密度的“空气墙壁”就无法避免了。

在弄清楚了“空气墙壁”的原理之后，科学家开始有意识地改进传统飞机的外形：飞机的头部，逐渐变得像针一样尖锐，机身变成漂亮的流线型，机翼后掠做成薄薄的菱形甚至三角形，机翼的前沿变得像刀刃一样锋利……

通过不断的“尝试-失败-革新”，人类终于让飞机顺利地穿透了“空气墙壁”。二战后的1947年，人类首次实现超音速飞行。

时至今日，超音速技术已经从空中走向陆地和水面，“超音速汽车”和“超音速快艇”先后被研制成功，人类还在向更高的极限速度发起挑战。

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