飞机超越音速会发生什么事？

声音的速度是每秒 340 公尺，也就是大约每小时 1,236 公里。

如果一架飞机的时速超过每小时 1,236 公里，那就是所谓的超音速。

当然，音波的速度会因温度气压而改变，有时候 1,220 km/h， 有时候 1,240 km/h。

目前世界上能突破超音速的机械不多。大多数都是在空中飞行的，而且全部都是战斗机。
其实以前也有超音速的商业机— Concorde—而且是非常非常快的商业机，能以两倍的音速飞行 （Mach 2.04）。可是后来 Concorde 在飞行业低潮期的 2003 年时被撤掉了。所以大家再也没有机会体验超音速。

好，回到正题：突破音速时会发生什么事？
来我们看看几·个图案：

Image: en.wikipedia.org

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是不是很奇妙？飞机好像冲出一层白白的东西。
这飞机其实正在以超音速飞行。
到底发生什么事？
飞机是不是穿越所谓的四度空间进入超音空间？还是被鬼上身？

音波的速度是有限的，也就是340 meter per second （m/s)。相比之下，最快的人类只能跑出 12.42m/s ，最快的陆地动物能跑出 27.7 m/s。
如果说一架飞机飞得特别快，假设 338 m/s，那么由飞机引擎发出的音波就会堆在飞机两米的前方（下图中）。如果飞机以341 m/s 速度飞行，那么引擎的声音就会跑到飞机的后面了（下图右）。
意思就是说一个目击者会先看到飞机越过，然后过几秒后才听到飞机的声音。这声音就像个爆炸声，叫做 Sonic Boom。

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拿 Concorde 的例子来看，Concorde 当年能以两倍的音速飞行，也就是说如果 Concorde 由纽约飞往伦敦（距离 5570.2 公里)，飞机只需要两个小时多就到达目的地，由飞机发出的音波需要四个小时半才到；也就是说当飞机抵达纽约时，飞机飞行一半时发出的音波还逗留在大西洋的天空上。

可是为什么当飞机冲破音速时会有一层白白的东西呢？是冲破空间吗？

飞机飞行的时候，机身周围都会有不同的气压，比如机翼下方就是高压，机翼上方和机身周围则是低压（飞机才能往上飞，可参考 Bernoulli‘s Principle）。

由于 PV=nRT，当飞机飞得越来越快时，机身周围的低气压 （P ）就会越来越低 ，导致温度（T） 也下降。低温将会导致空气里的水分缩合（condensation）成水，也就是我们看到的白色物体。
所以说这白色气体其实不是什么飞机穿越四度空间，也不是神灵鬼怪，其实就是水而已哦。

Malcolm