我們當中恐怕沒有多少人親耳聽聞過聲爆，但可能有不少人曾經目睹戰鬥機或子彈造成的聲爆衝擊波。流行文化中描繪的聲爆，是物體速度突破音速時產生的一聲巨響。這現象極受飛機設計師重視，卻也讓機場附近的居民惱怒。過往曾以為不可能有聲爆，因為有許多穿透音障的嘗試，都以機身解體告終 [1]。

聲波就好比在池塘投石產生的漣漪，水波傳播的速度取決於水分子間鍵和表面張力。這些作用力限制了被其他水分子包圍的水分子移動的速率。在多種因素的綜合影響下，分子碰撞最高可達的速度便是該介質中的聲速。聲音的速度其實就是空氣中分子碰撞的最高速度。

飛機在飛行時發出漣漪似的聲波，在飛機加速時向後延伸。當飛行速度局部達到音速時，傳播聲波的空氣速度就等於飛機速度。如果有人站在加速突破音障的飛機前方，最初還可以聽到遠處的發動機噪音。在飛機達至音速的那一刻，就聽不到飛機的聲音，一直到聲爆趕上來。

跟不上飛機速度的空氣分子積累起來，結果產生轟然巨響。這種壓力變化稱為馬赫波，是聲爆的成因。聲爆不是一次性發生的。飛機拖拽著累積的空氣分子，所以站在下方的人還是會聽到聲爆。換句話說，跟著以聲速飛行的飛機，就會一路聽到聲爆。

聞名的聲爆「雲」是突破音障的表像，但與聲爆現象無關。這以飛機為中軸的錐狀雲團，是通過流介導的氣化過程而形成 [2]。

當飛機速度超越聲速時，流過機身的空氣猛然被壓縮，空氣壓力、溫度和密度突變。之後出現普朗特-邁耶爾膨脹效應，氣壓和密度下降，溫度低於露點。在濕度夠高的情況下，水氣便會在這短暫的低壓帶凝結，形成圓錐雲霧 [3]。

聲爆現象並不限於飛機或子彈，也會出現在水中航行的物體。若果船速超越音速，伴隨聲爆而產生的馬赫錐震波就會清晰可辨。聲爆或衝擊波的原理亦可套用於光速。如果帶電粒子的速度大於介質中的光速時，就會導致「光子轟」現象，即是「契忍可夫輻射」。核子反應堆呈現藍光和紫外光，正是因為介質中電荷的速度超過光速[4]。

聲爆現象開拓我們的想像空間。早期的飛行員認為音障是可以摧毀飛機的阻力，他們無法想像2馬赫協和號飛機從倫敦飛往到紐約只需要3個半小時。聲爆的研究對設計飛機至關重要，除了讓乘客旅途更舒適，更可減少對「音爆地毯」(聽到聲爆的飛行通道 )居民的影響。

參考資料

[1] Heussner, K. M., Supersonic Speed Demons: Breaking the Sound Barrier. Retrieved from http://abcnews.go.com/Technology/AheadoftheCurve/supersonic-speed-demons-breaking-sound-barrier/story?id=8716157

[2] Campbell, J. F., Chambers, J. R. Patterns in the Sky – Natural Visualization of Aircraft Flow Fields. (1994) Retrieved from http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19950024579.pdf

[3] Prandtl-Meyer Angle, NASA. Retrieved from https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/pranmyer.html

[4] Color Effects Near the Speed of Light – Cerenkov Radiation. Retrieved from http://www.webexhibits.org/causesofcolor/4BA.html

[5] Concorde F.A.Q. Retrieved from http://www.concordesst.com/faq.html