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知多啲:馬赫截斷 向上折射聲波減破壞

【明報專訊】航天公司Boom應用了「馬赫截斷」物理現象,令音爆產生的聲波向地面傳送時會被往上折射,減少對地面的破壞力。簡單來說,隨着聲波往地面傳播,高度愈低,氣溫愈高,聲波速度也愈快。根據物理學中的折射原理(圖A),當物質由速度較慢的環境進入速度較快的環境,折射角會大於入射角,所以聲波的方向會慢慢改變。當到達一定程度後,下傳的聲波便幾乎會被完全反射,不會對地面帶來巨大影響(圖B)。

一般來說,氣溫雖然會隨高度下降而緩慢升溫,但由於幅度輕微,不會產生太明顯的折射效果。新技術要最大限度地運用「馬赫截斷」現象,天空中便必須存在「逆溫層」(溫度隨高度上升),而且遞增強度愈大,聲音折射效果愈明顯;此外,飛機的航行高度夠高,更容易在大氣中遇上更多逆溫層,更有利將音爆巨響折射。現時對應用馬赫截斷現象的超音速飛行高度仍未有全面掌握,物理學界認為必須高於海拔35,000呎(約10,668米)。

資料提供:香港理工大學航空及民航工程學系助理教授鍾思陽

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