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马赫的含义

描述速度的单位通常有每秒或每时多少米、千米，或者英里等，再高一点可以用超音速来形容。但音速每秒才340米，每小时1224公里，而且还要考虑大气压。所以这些都是小儿科，要形容速度之快，还是要用马赫才像样。

在我们生活中存在很多基本单位

马赫其实是个著名物理学家的名字：恩斯特.马赫，就像用牛顿来表示力的单位一样，马赫也是为了纪念他对物理学的贡献而用上的。

马赫这个单位是为了纪念恩斯特·马赫的物理贡献而出现的

那么马赫究竟有多快？跟音速比，是它的多少倍呢？

这个问题没有标准答案。

因为音速从严格意义上来讲并不固定，声音在不同的介质中传播速度并不相同，我们说的340米每秒，是限定了1个标准大气压和15摄氏度的温度条件。

在地球不同的海拔高度上声音的速度是不一样的

要是声音在固体和液体中传播，就不是这个速度了，得考虑传播介质的密度。密度越大，声音的传播速度越快。

为了便于计算，人们给马赫数下的定义为：物体运动速度与音速的比值，并将马赫数等于1时，规定为1倍音速；小于1时规定为亚音速；高于5，则规定为超高音速。

人们根据马赫值区分三种不同范围的速度，并为其命名

因此，马赫并不能像千米那样直观地表现物体的运动速度，更不能简单地描述它每小时有多少千米（公里），它只是一个比率，无法恒定。

这时候有人会问，既然用马赫做速度单位这么麻烦，为什么我们还要使用它呢？

这还得从战斗机的问题说起。

马赫的应用

战斗机的速度非常快，因为“天下武功唯快不破”。现代战争中的战斗机速度都能达到超音速，如果达不到，就可能成为敌人的刀下鬼了。

现代战斗机的速度基本都很快

一架战斗机在高速飞行时，前方的空气会被它挤压、弹开，飞行器过了之后再复原。当然，这需要一定的时间，可当战斗机快到接近音速时，空气没时间复原，就会跟随战斗机速度的提高积累的越来越多，堵在战斗机前方，形成激波面，也叫音锥。

不过出现音锥不是啥好事情，它表示，飞行器的阻力增大了。要突破这些阻力，飞行器就得继续加速，此时，往往会产生强烈的爆炸声，这就是我们有时莫名其妙听到的爆炸声——音爆。

音爆其实是战机快速飞行时产生的强烈爆炸声

如果天气和环境条件允许的话，及时抬头还能看到音爆云。对没见过战斗机的普通人来说，音爆云很稀奇，但对战斗机飞行员来说，简直就是家常便饭。

音爆云的杀伤力很大，会影响人的听觉，要是出现在高楼林立的城市里，能直接震碎玻璃。再严重一点，某些不太坚固的建筑物也会被它损坏。

要突破威力如此之大的音障，就像人想撞破钢筋混凝土墙壁一样艰难，所以战斗机突破音速太重要了。但飞行员也只能通过仪表盘得知他的飞行速度，却无法判断跟音速的关系。此时，表示物体运动速度和音速比率的马赫便显示出了它的价值。

战斗机突破音速很重要，但飞行员需要外物判断飞机速度

前面有提到，声音的传播速度不固定，340米每秒的恒定值是有限定条件的，可战斗机不可能受限，它的飞行高度时高时低。而声音的传播速度是会随着海拔的升高，空气变的稀薄而降低。所以，超音速对战斗机来说也是变量。

如果给战斗机配一个马赫仪表，飞行员便能随时掌握并调整自己的速度，为突破音障做准备。

除了用于计算数值，马赫仪表还有更大的作用，它可以描述空气动力特性，具有重大的物理意义。

大部分马赫表都和空速表结合在一起的

空气动力特性是指，作用在飞行器上的空气动力与它的力矩跟随飞行器外形、飞行姿势和速度，还有空气密度、粘度、压缩度等各项参数的变化规律，它能给飞行器的性能分析提供严谨的依据。

战斗机能不断地改进、升级，马赫仪表可作了不小的贡献。

那么，作为速度单位时，时速1马赫的战斗机又究竟能飞多快呢？

1马赫有多快？

马赫作为速度单位，是1929年物理学界提出的，但碍于当时的材料所限，战斗机的速度并不高。直到1947年，美国的X-1战斗机才在13000多米的高空飞出了1.06马赫的速度，让人类踏出了超音速飞行的第一步。

美国X1试验机首次突破超音速

现在，世界上速度最快的飞行器是美国的X-43A极音速飞机，它的理论速度能达到10马赫。

X-43A的实验机进行了三次试飞，第一次很不幸地失败了；第二次，它脱离飞马座火箭后，在接近29000米的高空飞了11秒，速度约为7马赫；第三次，它又搭乘了飞马座火箭，在超过12000米的高空飞出了约9.8马赫的速度，最后飞到了离地超过35千米的高空。

如果硬要把当时环境下的9.8马赫换算常用单位的话，大概是每小时11200公里的速度。

绕飞地球一圈的行程约为40000公里，按照X-43A9.8马赫的速度，3个小时就完成任务了。

美国X43A试验机如果按照9.8马赫速度飞行，3小时能绕地球一圈

虽然现在并没有飞行器能超过X-43A，但科学家仍然抱了很大的期望，能将下一代超音速飞行器的速度设计到15马赫。

以标准音速每小时1224公里来计算的话，这个速度为每小时18360公里，两个多小时就能绕行地球一周。

如果有科学家能把15马赫的速度应用到商用飞行器上，岂不是人类的环球旅行就能轻而易举地实现了？

如果将超音速应用到商用飞行器，人类就能实现环球旅行了？

但目前这只是个梦，实现起来相当困难。

先不说人类本身是否能够承受得了这么高的速度，就物体的运动速度而言也要受引力的限制，质量越大的物体受到的引力也越大。比如火箭的推进器速度差不多在7马赫左右，载重大的火箭连7马赫都达不到。

所以，提高飞行器的运动速度，是有很多条件限制的。

提高飞行器的运动速度，有很多条件限制

当然，不管多少马赫的超音速飞行器，碰到光速都只能低头叫大哥。光速是宇宙中目前已知的最快速度，它指的是光波、电磁波在真空中传播的速度，能达到每秒299792.458公里。

如果有物体想要接近光速，那么首先它的质量得趋于无穷大，因为物体的质量一定会随着速度的增大而增大。

相对论说，当一个物体运动达到了光速，它便拥有了扭曲时空的能力，就是说，能穿梭时空回到过去了。

如果扭曲时空，也许能够穿梭时空回到过去

可人类能造出趋于无穷大的飞行器吗？显然不能，而且从理论上来讲，宇宙中也不存在无穷大质量的物体。

为了提升速度，人类又设计出了粒子束聚变加速器，但仍然无法达到光速，只能是不断地接近光速。所以，不管是爱因斯坦提出的穿梭时空，还是霍金提出的时光旅行，目前都无法实现。

我们还是踏踏实实地继续提升马赫速度吧，能让人类在地球上几小时之内快速来往已经是不得了的成就了。

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