声音的传播速度（声音在三种介质中的传播速度）

声音的传播速度(声音在三种介质中的传播速度)2020-10-10 20: 04许科学频道

大家大概都知道，true 空中的光速是30万km/s，这也是这个宇宙中所有速度的最高极限。没有比这更快的物质或信息，而我们也被这种速度牢牢地锁在宇宙的某个角落，难以向更遥远的宇宙迈出一小步空。

除了光，我们在生活中经常遇到的另一种东西是声音，声音可以从一个地方快速传播到另一个地方。然而，音速比光速慢得多。声音在空空气中传播的速度约为340m/s，只有三分之一公里，是光速的百万分之一。

但是，声音在各种介质中传播的速度是不一样的。介质越硬，声音传播的速度越快。例如，声音在水中的传播速度约为1500m/s，而在铁中的传播速度超过5000m/s，目前测得的最快速度在钻石中约为18000m/s。

那么，声音传播的速度有极限吗？如果有，极限是多少？

来自伦敦玛丽女王大学、英国剑桥大学和俄罗斯高压物理研究所的一组科学家发现，固体和液体中的声速极限取决于两个基本常数，即精细结构常数和质子与电子的质量比。

这是因为当声音穿过介质时，介质的分子会相互碰撞，从而在分子之间传递能量。但是这种能量传递会因为惯性而延迟，也就是说当粒子质量较小时，波的移动速度较快。另一方面，分子之间更强的连接意味着更少的延迟，每个粒子在触发相邻粒子的运动之前可以移动更小的距离，这就是为什么声音在铁中比在水中传播得更快。

因此，研究人员根据决定这些因素的精细结构常数和质子与电子的质量比，重构了计算介质中声速的公式，发现声速应该随着原子质量的增大而减小。科学家将相关数字代入公式后，得到了略高于36000m/s的声速上限，是钻石中声速的两倍。

为了检验这个公式是否正确，科学家们用它计算了声音在36种不同元素的固体介质中的声速，并与实验值进行了比较。结果表明，虽然不是所有的值都非常接近，但它们通常遵循公式提供的斜线。在这条斜线的上端，在高于400GPa的压力下形成金属氢，声音传播速度高达35000m/s，比其他所有物质都要快，与他们的预测基本一致。

声速上限好像是36000m/s，应该更准确。你记住了吗？以后可能要考了！

这项研究发表在10月9日的《科学进展》杂志上。

参考: