【奇思妙想】車速多快能讓雨滴擊碎擋風玻璃？

Daniel Butler  問：   

車速多快，才能讓雨滴擊碎擋風玻璃。  

Junius（via xkcd）  答：   

咻~  

雨點，多嫩小的東西。就算是最瓢潑的大雨，空氣中全部的雨點加起來也要比所有的空氣輕（這就是你沒法在大雨里游上天的多個理由之一）。就算你把油門踩進地板，單雨滴的力道也傷不到擋風玻璃一絲一毫。  

所以，正常條件下，雨點是決計不會想到要去害了擋風玻璃，但是，它們的確可以威脅到超音速飛行器。  

我們來看一下雨滴撞在高速運動的玻璃上的過程：  

當水滴與玻璃表面接觸時，一股股震蕩波回饋傳遞迴水滴自身。  

正常情況下，震蕩波以聲音在水中的傳播速度——大概是每秒1300米的速度傳播，比空氣中快4倍。然而，由於高速撞擊，這時候震蕩波的傳播速度是高於聲音在水中的理論速度的。  

水滴因自身運動，和玻璃表面的阻擋而被擠壓，使其沿著擠壓邊緣四處碎濺。這些激蕩的濺出速度比已經達到超音速的水滴初始速度還快，快過此時震蕩波的傳遞速度。  

這裡有一篇論文，裡面做了一個實驗，讓水滴以500米每秒的速度（1.5馬赫）擊打表面，測得水滴碎濺速度高達6000米每秒——19個馬赫。（注1：這還真是個把物質加速到6公里每秒的好辦法。我好奇是不是有人曾經試過用這個辦法來造一個太空飛船的推進器。）  

來自震蕩波急劇的衝擊力可以擊碎玻璃。力道最大的地方位於雨滴接觸面邊緣，但是只存在很短的時間。  

出乎意料，有好多實驗研究了這個問題，可能我們需要大量研究高速飛行中遇到的各種天氣的情況。  

由於垂直作用於受擊表面的壓力，碎濺的水滴一樣會對玻璃造成傷害，如果玻璃表面有細小的氣泡和裂紋，這些碎濺的水滴就會擴大這些傷痕。  

雖然在高速撞擊中，水滴不至於製造出彈孔那樣的損傷，但是高密度的超音速雨滴攻擊下，玻璃表面會被一點點侵蝕，碎裂成細小的玻璃渣。（這種傷害也能在汽輪機的葉片上找到），就這樣，擋風玻璃最後就這樣玩蛋了。  

好在，你沒法在地面把汽車開到1馬赫以上，所以常規大雨也沒法傷到你的擋風玻璃。不過，如果你是在強對流的雷暴天里開車……  

擋風玻璃的裂紋會很漂亮，但還有更妙的。比起開車找暴風雨，我寧願把車停好，然後盯著儀錶板上的指示燈發獃，那些怪東西比玻璃碎紋更光怪迷離。  

…… 堅硬的「降水」會把你的擋風玻璃當成紙。

【   「奇思妙想」是什麼？】    

「奇思妙想」是知道君為大家帶來全新互動子欄目！    

在這裡，才華橫溢的網友為你帶來腦力風暴！    再神奇的問題都能找到科學的解釋！    

在「評論」中提出你自己的「奇思妙想」吧！只要問題足夠有「創意」和「深度」，並且可以通過已有知識來解答，知道君幫你找專家來解答！

請您繼續閱讀更多來自 知識百科 的精彩文章:

※車速多快能讓雨滴擊碎擋風玻璃？
※一顆光速下落的雨滴會將人擊穿嗎？
※雨滴滑落玻璃效果！
※大狗狗從車窗探頭「吃雨滴」，純真模樣讓網友想起純真童年！
※一霎好風生翠幕，幾回疏雨滴圓荷，酒醒人散得愁多
※雨滴是怎麼形成的？為什麼砸不疼人？
※腦洞大開 蚊子會被雨滴砸死嗎？
※冷知識：蚊子被雨滴滴到會死嗎？
※科技動圖：雨滴落下，細菌卻起飛了
※華為手機發文淋在玻璃上的雨滴！這是暗示新品有疏油層？
※蚊子為什麼不會被雨滴砸死？
※看雲滴如何實現向雨滴華麗轉變
※蚊子为什么没有被雨滴打死蚊子？
※藉助雨滴也能發電？
※杯子里的夢幻雨滴
※雨滴聲為什麼會這麼響？
※原來在快樂中，不必明白快樂，小雨滴
※更夜深細聽，空階雨滴，夢回無據。疏影·湘簾卷處
※你沒看錯，這雨滴是畫出來的！