声音传播的速度(声音在三种介质中的传播速度)2020-10-10 20: 04许科学频道
可能大家都知道，真空中的光速是30万公里/秒，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了。我们也被这种速度锁在宇宙的某个角落，很难向更遥远的宇宙迈出一小步空。
除了光，我们生活中经常遇到的另一件事是声音，声音可以很快从一个地方传播到另一个地方。但是音速比光速慢得多。空空气中的声速约为每秒340米，只有三分之一公里，是光速的百万分之一。
然而，声音在各种媒体中的传播速度是不同的。媒体越硬，声音传播的速度越快。例如，声音在水中的传播速度约为1500米/秒，而在铁中的传播速度超过5000米/秒，目前最快的测量速度在钻石中约为18000米/秒。
那么，声音传播的速度是否有极限，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，固体和液体中声速的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。
这是因为当声音通过介质时，介质的分子会相互碰撞，从而在分子之间传递能量。但这种能量传递会因惯性而延迟，这意味着当粒子质量较小时，波的运动速度更快。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少的距离，这就是声音在铁中传播速度比在水中快的原因。
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，重构了介质中声速的计算公式，发现声速应该随着原子质量的增加而减小。在公式中插入相关数字后，科学家得到声速上限略高于3.6万米/秒，是钻石中声速的两倍。
为了检验这个公式的正确性，科学家们用它计算了固体介质中36种不同元素的声速，并与实验测量值进行了比较。结果表明，虽然不是所有的数值都很接近，但它们一般遵循公式提供的对角线，在这条对角线的上端，是在高于400GPa的压力下形成的金属氢，声音传播速度高达35000m/s，比其他所有材料都要快，这与他们的预测基本一致。
看来声速上限是36000米/秒，应该比较准确。你还记得吗？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: