WHAT IF: 飞车·雨滴·挡风玻璃

车速多快，才能让雨滴击碎挡风玻璃。

—— Daniel Butler

咻~

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慢！您是【上期节目里】那位拿着雷达枪的阿Sir么? 别开枪，我认罚。

雨点，多嫩小的东西。就算是最瓢泼的大雨，空气中全部的雨点加起来也要比所有的空气轻(这就是你没法在大雨里游上天的多个理由之一)。就算你把油门踩进地板，单雨滴的力道也伤不到挡风玻璃一丝一毫。

所以，正常条件下，雨点是决计不会想到要去害了挡风玻璃，但是，它们的确可以威胁到超音速飞行器。

我们来看一下雨滴撞在高速运动的玻璃上的过程：

当水滴与玻璃表面接触时，一股股震荡波回馈传递回水滴自身。

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正常情况下，震荡波以声音在水中的传播速度——大概是每秒1300米的速度传播，比空气中快4倍。然而，由于高速撞击，这时候震荡波的传播速度是高于声音在水中的理论速度的。

水滴因自身运动，和玻璃表面的阻挡而被挤压，使其沿着挤压边缘四处碎溅。这些激荡的溅出速度比已经达到超音速的水滴初始速度还快，快过此时震荡波的传递速度。

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这里有一篇论文，里面做了一个实验，让水滴以500米每秒的速度(1.5马赫)击打表面，测得水滴碎溅速度高达6000米每秒——19个马赫。(注1：这还真是个把物质加速到6公里每秒的好办法。我好奇是不是有人曾经试过用这个办法来造一个太空飞船的推进器。)

来自震荡波急剧的冲击力可以击碎玻璃。力道最大的地方位于雨滴接触面边缘，但是只存在很短的时间。

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出乎意料，有好多实验研究了这个问题，可能我们需要大量研究高速飞行中遇到的各种天气的情况。

由于垂直作用于受击表面的压力，碎溅的水滴一样会对玻璃造成伤害，如果玻璃表面有细小的气泡和裂纹，这些碎溅的水滴就会扩大这些伤痕。

虽然在高速撞击中，水滴不至于制造出弹孔那样的损伤，但是高密度的超音速雨滴攻击下，玻璃表面会被一点点侵蚀，碎裂成细小的玻璃渣。(这种伤害也能在汽轮机的叶片上找到)，就这样，挡风玻璃最后就这样玩蛋了。

好在，你没法在地面把汽车开到【1马赫以上】，所以常规大雨也没法伤到你的挡风玻璃。不过，如果你是在强对流的雷暴天里开车……

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挡风玻璃的裂纹会很漂亮，但还有更妙的。比起开车找暴风雨，我宁愿把车停好，然后盯着仪表板上的指示灯发呆，那些怪东西比玻璃碎纹更光怪陆离，谜の美。

…… 坚硬的「降水」会把你的挡风玻璃当成纸。

题图来自于伟大的赞助商shutterstock.com
本文译自 xkcd，由 Junius 编辑发布。