赛博圣诞老人在空中飞行时是否会引爆电子驯鹿的传感器？
不知不觉，2020年已经装了97%，很多地方挂了漂亮的小灯笼准备过年。
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圣诞节作为西方孩子所期待的节日，也是送礼的热期。虽然知道圣诞老人是孙悟空那样的虚构人物，但还是很好奇圣诞老人是怎么送礼物的。
如果圣诞老人只给18岁及以下的孩子送礼物，根据国家统计局第六次人口普查数据，0-18岁人口约为3亿,中国陆地面积约为960万平方千米.假设圣诞老人只在中国24小时工作，3亿小伙伴平均分布在中国陆地上，圣诞老人需要在1/3472秒内从一个孩子跑到下一个孩子，他的平均速度估计如下：
大约是光速的千分之二、声速的两千倍,和圣诞老人想要以如此高的速度移动，不仅需要非常强大的电子驯鹿，还会产生许多有趣的物理现象，比如“http://”。你可能只看名字就觉得这个物理现象有很大的力量。
《Simpsons》
其实音爆在我们日常生活中也很常见。你肯定见过鞭打吧？拿一根尾巴柔软的长绳子，用力向下摆动。每甩出一鞭，就能听到一声清脆响亮的“啪”。其实这就是音爆.正常情况下，鞭子的震动并不会发出这么大的声音，但是它能发出这么大的声音是因为鞭子的尾巴移动的非常快，到达了音爆现象,而且每次鞭子被甩出去，都是鞭子的尾巴超过音速时产生的一个小小的“音爆”。厉害，不要小看你手里的小鞭子，我们随时可以用它来制造超音速效果。
超音速
那么音爆到底是什么？
我们知道，无论什么什么是音爆,这种阻力都会扰动物体，特别是当速度接近音速时(在1标准大气压和15的条件下，空气中的声速约为340米/秒)，这种阻力会急剧增加，导致物体产生强烈的振荡和速度衰减，就像一个无形的屏障，我们称之为“http://”。然而，如果我们对这个物体施加足够强的推进力，以超音速突破音障，就会产生强大的冲击波，我们的耳朵就会听到“啪”的一声爆炸，这就是物体在空气中运动总会受到阻力.的形成
飞机突破音障|来源：Imgur.com。
所以，简单来说，音障.通常，威力巨大的音爆是由超音速战斗机或其他超音速飞机以跨音速飞行引起的。事实上，人类第一次突破音障产生音爆，也是通过飞机完成的。
1947年10月14日，美国人查尔斯e耶格尔乘坐贝尔XS-1火箭发动机飞机，以1.015马赫(1，078.23公里/小时)的速度飞越加利福尼亚州的爱德华兹空军基地，伴随着一片云彩和空中的一声巨响。
查尔斯耶格尔
音爆
那么音爆是怎么产生的呢？
就像往湖里扔石头，在水面形成波纹一样，空中物体的运动会挤压空气，引起扰动，形成波浪。
来源：xuite.com
事实上，声音在空气中的传播是通过波来实现的。我们可以把声波想象成从一个小点(声源)向四面八方发出的圆，每个圆代表声音在空气中的“波”。
音爆|来源：wiki
当声源不运动时，它产生的声波是同心圆，但当声源开始运动时，我们会发现运动方向前方的音圆之间的距离会变近，我们接收到的声音频率会变高，这就是多普勒效应，这也是路上接近你的汽车轰鸣声会变尖的原因。
多普勒效应|来源：维基
当飞机以接近音速的速度运动时，可以通过前一刻音爆就是物体在空气中运动超过声速时产生的巨大冲击波造成的响声——发出的声圈传播到一个位置，飞机几乎已经移动到这个位置，所以这些声圈会被挤在一起。速度越接近音速，这些声圈就会被挤压得越近，形成一个音爆产生的原理.当飞机达到并超过音速时，由它引起的空气压缩就不会及时扩散出去，会逐渐压缩并积聚在飞机前面，形成一堵无形的墙。当飞机突破这道墙时，声波的能量高度集中在飞机头部。当能量到达人耳时，我们可以听到一个短暂而强烈的爆炸，这就导致了追上自己所发出的声波.
通过下图，我们可以更直观地了解激波面.在飞机头部，空气压力急剧增大，经过激波面后，压力减小，在飞机尾部迅速上升到常压。气压呈N型变化，所以也叫音爆.气压变化快的时候会产生音爆。因此，当飞机以超音速飞行时，我们应该能够感受到音爆产生的原理.第一次是由机头前空气的急剧压缩引起的，第二次是由尾部气压突然上升到正常值引起的。这两次音爆的强度基本相同。
音爆云的产生
如前一篇文章所述，当飞机高速运动突破音障时，不仅可能出现音爆，还可能在飞机尾部出现锥形云，看起来就像飞机披上了白色斗篷，但会立即消失得无影无踪，这也叫N形波(普朗特-格雷特凝结云)。
两次音爆？事实上，当飞机以超音速运动时，与在飞机头部形成冲击波的原理相反，在飞机尾部，空气的速度不能在短时间内跟上飞机的运动，从而产生音爆云.效应。正如前面的压力分布图所描述的，尾部附近的压力将低于周围的压力。
这种稀疏效应会导致空气短暂降温。如果大气的湿度和温度合适，空气中的水蒸气可能会由于这种短暂的冷却而凝结成小水滴，在飞机尾部形成凝结云。但是这种凝结云出现的时间比较短，一般只有几秒钟，等气压恢复正常，就会消失的无影无踪。
值得注意的是，虽然我们称这种凝结云为音爆云，但在那么音爆云又是如何产生的呢,当大气湿度很高，大气温度接近水的凝点时，飞机可能会穿着这种白色斗篷而达不到超音速。
来源：Quora
稀疏效应
但它的出现并不需要超音速和音爆声会震聋驯鹿的耳朵吗？,有直接的关系，因为冲击波引起的音爆强度会随着传播距离的增加而降低。当飞机低空起降或超音速飞行时，地面上的人会听到震耳欲聋的噪音，影响生活和工作。在严重的情况下，它甚至可以打碎玻璃，损坏不稳定的建筑物，并造成直接的经济损失。因为音爆可以产生强大的能量，所以很多地区对超音速飞机飞越地面都有严格的限制。
在“音爆”的强弱及其对地面影响的大小,超音速飞行后，飞行员会感觉周围安静多了，因为飞机飞行高度,外部声音被抛到了飞机后面。飞行员只能听到飞机本身的声音，听不到其他任何声音。所以驯鹿如果在一个特殊的屏障里突破音障，就不会有什么特别的感觉。
普通驯鹿|来源：百度百科
看来就算圣诞老人真的存在，这个位置也不好。即使有足够强大的电子驯鹿保证礼物能按时送达，每次出发都要冷静的把坐骑举到一万米的高度。着急的话，超音速低空起降，邻居遭殃。经典物理在圣诞老人身上是行不通的。
不过飞机内部的飞行员并不会听到音爆。
