This Is Not a Shockwave

Summary

The video explains the difference between a sonic boom and the vapor cones seen around supersonic aircraft. It describes how shock waves occur when an object travels faster than the speed of sound. In contrast, vapor cones are caused by rapid cooling and condensation of moisture when air expands over the convex surfaces of supersonic aircraft, not by shock waves or pressure spikes.

Takeaways

• 🔊 音爆不是通过视觉观察到的现象，而是由声波堆叠形成的压力波引起的。
• 📏 声速在空气中大约是每秒340米，但这会随着大气条件，主要是温度而变化。
• 🚀 当物体加速并最终赶上并叠加声波时，会形成一个薄而强烈的压力波。
• 🔬 施列林成像和阴影图可以通过光的折射来可视化冲击波。
• 💧 见到的水蒸气凝结现象是由于气温下降导致空气中的水蒸气凝结，而非冲击波。
• 🌡️ 气温的降低导致空气中的水蒸气饱和度增加，进而形成可见的水蒸气。
• ✈️ 所观察到的蒸汽锥是扩张扇的结果，这发生在超音速流经过物体（如飞机机翼）的凸角时。
• 🌪️ 扩张扇是当超音速流经过可以扩张的区域时发生的现象，与冲击波形成的压力增加和温度升高相反。
• 🛰️ 发现号航天飞机的发射视频展示了通过固体火箭助推器和航天飞机飞行甲板的凸角形成的蒸汽锥。
• 🌈 超过光速的冲击波（例如水中的电子移动速度超过光在水中的速度）可以通过光的畸变直接观察到。

Q & A

什么是音爆？

音爆是由于物体以超过声速移动时产生的冲击波。当物体的速度达到或超过声速（大约340米/秒），它会追上并压缩前方的声波，形成一个强烈的压力波，这就是音爆。

音速在不同条件下是否会改变？

是的，音速会随着大气条件的变化而变化，主要受温度的影响。在空气中，音速通常是约340米/秒，但这个速度会随着温度的不同而有所改变。

如何用斯勒林成像和阴影图来可视化冲击波？

斯勒林成像和阴影图是通过捕捉光线在高压空气中的折射来可视化冲击波的方法。例如，从枪中射出的子弹会形成自己的锥形冲击波，通过这些技术，我们可以看到冲击波通过光线的畸变直接显示出来。

视频中所说的“不是音爆的现象”是什么？

视频中提到的现象是由于空气中的水汽凝结成可见的水蒸气造成的，这通常是由于温度的急剧下降导致的。这种现象称为膨胀风扇（expansion fan），它在超音速流过凸起表面（如飞机机翼或舱盖）时发生。

为什么我们在正常情况下看不到冲击波？

冲击波本身是由空气分子碰撞形成的非常薄的压力波，宽度只有100到200纳米。由于这个宽度太小，肉眼在正常情况下无法直接看到冲击波。

在什么条件下我们可以看到膨胀风扇导致的水汽凝结？

当空气中的水汽因为空气温度急剧下降而达到饱和状态时，就会出现水汽凝结现象。这通常在飞机进行高攻角机动或超音速飞行时发生，空气在飞机翼后迅速扩张，导致温度下降和水汽凝结。

为什么冲击波会导致温度升高而不是降低？

冲击波是由于空气分子密集碰撞造成的压力波，这种碰撞导致能量转化为热量，从而使气温升高。因此，冲击波通常伴随着温度的上升，而不是下降。

航天飞机发射时为什么会看到水汽凝结？

在航天飞机发射时，视频中提到的1995年7月13日发射的发现号航天飞机就是一个例子。当空气流经其固体火箭助推器和飞行甲板的凸面时，会形成膨胀风扇，导致空气迅速扩张和冷却，从而使水汽凝结成可见的蒸汽锥。

飞机在低于超音速时为什么也会出现凝结现象？

即使在低于超音速的速度下，飞机在进行高攻角机动时也会导致空气迅速扩张，这种扩张会导致空气温度下降，进而导致水汽凝结。这种现象可以在飞机翼后或其他空气快速扩张的区域观察到。

视频中提到的光速冲击波是什么？

光速冲击波是由电子在水中以超过光在水中的速度运动时产生的。这种现象会产生类似于音爆的冲击波，但是是以光的形式。这种现象在某些高能物理实验中可以观察到。