中科院物理所

有人說孫悟空是以音速飛行的，所以他的筋斗云就是音爆云，這是真的嗎？

聲音的本質(zhì)就是介質(zhì)振動的疏密波（縱波）。一架飛機在飛行的過程中碰撞空氣產(chǎn)生振動，這種振動就以聲波的形式向外擴散。

當達到音速的時候，飛機在碰撞自己跟前的空氣，而空氣卻來不及將這種擠壓擴散出去，因而被緊密地壓在一起，對飛機產(chǎn)生劇烈的阻力和擾動，這一現(xiàn)象叫音障。

在這一過程中，被擠壓的空氣有很大的壓強，高壓下空氣中的水蒸氣被液化成小水滴，形成一片白色的“云”。這一現(xiàn)象就叫音爆云。

音爆云和音爆都只在飛機突破音速的那一刻產(chǎn)生，一般來說持續(xù)幾秒鐘——沒有飛機會一直卡著音速飛行。速度完全超過音速之后，飛機自身反倒平靜了許多。飛機仍在碰撞空氣，但它將自己發(fā)出的聲音甩在了身后，本來應(yīng)該以球面波的形式傳播出去的聲波前此時形成了一個錐形面——飛機在錐尖的位置。

飛機外面的你在“聲錐”之外什么都聽不到。當聲錐界面經(jīng)過你的位置時，空氣壓強的突變會使你聽到如爆炸一般“砰”的一聲，這就是音爆現(xiàn)象。之后你在聲錐之內(nèi)了，聽到的就是正常的飛機飛行聲。

上面描述的“聲錐”有個學名叫激波。在任何介質(zhì)中，點波源的速度超過介質(zhì)中的波速，都會產(chǎn)生激波現(xiàn)象。水中聲速約為1500米/秒，如果一個物體能在水中超過這個速度，想必會產(chǎn)生比空氣中更加劇烈的激波現(xiàn)象，只不過這樣的現(xiàn)象很少被觀察到。

雖然水中聲速很快，但水面波（就是一枚石子投入水中產(chǎn)生的漣漪）往往波速很慢——一般每秒只有幾米。跑得快的船在水面可以產(chǎn)生艏波，這也是一種激波現(xiàn)象。

事實上，這一現(xiàn)象甚至對光也成立。真空光速是不可超越的，但介質(zhì)中的光速可以。一些高能粒子可以具有比介質(zhì)中光速更高的速度，這也會發(fā)生類似的激波現(xiàn)象，學名叫切連科夫輻射。這一現(xiàn)象在高能粒子的探測中有重要的應(yīng)用價值。