音速和马赫数

音速是多少公里每小时（马赫和音速的速度一样吗）

空在1个标准大气压，15℃的情况下，气体中的声速约为340m/ s，约为每小时1224公里。声速是弱压力扰动在介质中的传播速度，其大小随介质的性质和状态而变化。超音速是指速度大于每秒340米的状态。小于每秒340米的速度称为亚音速，等于每秒340米的速度为跨音速。声速随着温度或气压的变化而变化。高超音速的定义:一般来说，大于5倍音速的速度称为高超音速。

1971年后，国际单位制确定了由七个物理基本量组成的物理量体系。就人类认知而言，几乎所有的物理问题都可以通过不同的方程变换，利用这七个基本物理量来解决。但是在现实生活中，如果所有的问题都用基本物理量来描述，其实是一件很麻烦的事情。

以速度为例。速度简单理解为匀速直线运动过程中单位时间内所走过的距离，一般为米每秒、千米每小时等等。但在某个运动参考系中，用米/秒或公里/小时来描述极短时间内的距离是完全不合适的。正因如此，科学家们在基本速度描述中引入了声速、光速等具体的速度参考值。

马赫的由来

很多人都听说过马赫这个词，但不太明白是什么意思。比如电影里常说的1马赫，指的是每秒钟飞行多少米，15马赫一小时飞行多少公里？大家都不知道。

其实马赫是一个表示物体速度的物理量，但主要体现在相对值上。所谓相对值，是指物体的移动速度除以声速得到的最终值。为了便于理解，很多人把1马赫视为音速，即每秒340米的速度。按照这个逻辑，以15马赫的速度飞行1小时，相当于每小时18360公里的速度。

我们需要知道的是声速不是恒定的。在固体、液体、气体等不同介质的影响下，我们得到的声速不同，所以马赫数自然也会不同。当然，当马赫数等于1时，意味着1倍音速，这是可以确定的。

人们之所以创造出速度这样一个特殊的形容词，原因在于两个方面。一方面更方便计算现实生活中遇到的速度问题。比如飞机、飞船运动过程中，如果继续用米每秒、千米每小时等基本量来计算，实验数据会变得异常复杂，出错的可能性也会更大。

另一方面，它是为了纪念奥地利物理学家恩斯特·马赫。像电流的第一个使用者，法国物理学家安培，恩斯特·马赫，作为历史上第一个引用这个单位物理量的科学家，自然可以享受同样的待遇。从那以后，当人们遇到大的速度问题时，常常会提到马赫。如果不算光速的计算单位，马赫应该是目前人类在速度领域提出的最大矢量。

当然，未来是否会有其他更细致的划分，暂时不得而知。但是到目前为止，马赫的出现确实给人类带来了很多便利。我们在计算高速运动的时候，不再担心数值的波动，更不用说大数据的校验计算了。

物理学家恩斯特·马赫

很多人对物理学家恩斯特·马赫了解不多，但其实他对物理学的贡献是不可低估的。以爱因斯坦的广义相对论为例，这是对经典力学的巨大冲击，是20世纪物理学最伟大的发现之一。它第一次彻底改变了许多科学家原有的基本物理概念，让人类对世界有了全新的认识。但没有多少人知道，广义相对论的雏形其实是受到了马赫思想的影响。

在马赫看来，整个世界的一切物质都是由一种中性的“元素”演化而来的，我们所看到和想象的一切，基本上都是这种元素的复合体。“元素”存在于虚无中，从虚无中影响整个世界。别说那个时代的人，就算是现在，这种思想也是很先进的。

不仅如此，马赫甚至想到用函数关系来寻找“元素”与现实的具体联系。如果我们真的找到了这种函数关系，那么我们今天获得的所有知识都只是一种表象，只是元素之间关系的延伸。

事实上，当许多物理学家第一次看到这种理解时，他们会认为马赫的想法完全是异想天开。这个理论就像日心说对地心说的冲击，震惊了很多人。如果我们生活中的一切都属于“假设”的范畴，那我们存在的证明是什么？好在爱因斯坦用比较温和的方式给了马赫一个答案，就是提出了相对论。

爱因斯坦用科学方法解释哲学问题，基本思路和马赫一样。在爱因斯坦之前，马赫拿出了很多难以理解的复杂数据，为了证明科学规律与现实的联系，其实更像是与人类思维的联系。但由于这些数据太难理解，很多人甚至把马赫当成神棍。

其实相对于马赫猜想，他一生的主要研究重点是实验物理，而马赫数是他提出超音速原理后创造的一个相对值。虽然一开始没有多少人能够理解这个全新的物理量，但是随着时间的推移和人们对世界认识的更加全面，马赫数现在已经成为流体力学中的一个普遍概念。基本单位是m。

马赫的运用要求

既然属于基本物理量的范畴，那么用马赫来解决物理问题自然会有一定的条件。当我们基于马赫数求解时，必须同时给出高度和大气条件。如果不能满足以上两点，那么用1马赫(即340m/s)计算的结果必然与实际结果有较大误差。

你要知道，除了在不同介质中传播速度不同之外，在同一种介质的不同状态下，声速也会不同。高度、温度、密度等。都会在一定程度上影响速度的值。

因为这个特点，即使我们在同一地区的不同高度，最终的马赫数也是不一样的。一般高空空气体稀薄空气体阻力时马赫数会高一些；而低空空气体含量丰富，阻力大，马赫数自然会更低。

事实上，不仅对马赫数的应用有一些要求，对许多其他类似的基本物理量也有一些要求。就像我们回答问题的时候，问题会尽量把变量完全锁定，这样我们回答起来会比较方便。而我们在现实生活中对这些数值的研究，就是为了让实际数据更接近理想化，大大削弱变量的影响。只有这样，我们在研究这个实际问题时，才能无限逼近理论值。

当然，你只需要对Mach的应用需求略知一二，不必拘泥于此。毕竟马赫数是各种飞行器常用的，和我们的日常生活有一定的距离。科学家对这个数值的测量极其严格，主要是尽量避免误差影响最终结果。

运用范围

马赫在现实生活中也是用来形容高速飞行器的，就像在影视作品中一样。我们经常听说超音速飞机和亚音速飞机等。，都是基于马赫。比如美国最著名的F-22战斗机，人们经常把它的速度描述为2.25马赫。如果转换成米每秒，那大约是765米每秒。单从这一点就可以看出F-22战斗机的性能有多强大。

除了战斗机之外，马赫单位也常用于太空飞行器。以我国的长征五号运载火箭为例。当Fat 5将卫星送入轨道时，其速度已经达到33马赫至34马赫，即11570米/秒，在这个速度下，别说美国的F-22战斗机，就连d道导d的俯冲速度也只能达到10马赫，显然是赶不上运载火箭的速度的。

当然，除了这些尖端科技产品，其他军事武器的移动速度几乎不能用马赫来概括。比如RPG-7火箭炮达到0.8马赫，但人们最习惯把它的速度描述为300m/s。

马赫的影响

事实上，在了解马赫之后，科学家们对其他物理变量进行了新的推测。以加速度为例，不断变化的加速度在未来的研究中可能会应用到类马赫猜想中。当一个速度在运动中，加速度不断变化和加速，变化曲线越来越大，我们有必要引入一个新的物理量来描述它。

况且，随着人类科技的不断发展，人类认知的进步，像这样的特殊物理量必然会越来越贴近生活，我们普通人自然需要有一定的了解。如果在未来的某个时期，人们交流描述基本物理量的变化时，我们根本不知道交流的意义是什么，岂不是很可笑？

很多人可能会觉得这样的事情离我们太遥远了，但是以现在的科技发展速度，谁又能说的准呢？现代的物理世界观和古代的物理世界观有着本质的区别，但发展时间只有一百年。当世界的平均认知开始提高的时候，人类自然不可能“孤陋寡闻”。

在科学史上，很多提出新观点的人都受到了前人的质疑。但他们的奇思妙想在同时代人看来却成了后世最宝贵的财富。马赫的速度只是一个微小的物理微观世界，当这样的微观世界越来越多的时候，我们自然能感受到世界上越来越多的奇妙。

结语

早在19世纪后期，一些物理学家就把经典物理学视为物理学发展的终结。在他们看来，未来的身体发展只剩下修修补补了。事实上，我们今天所知道的物理学和现实世界的物理终点之间还有很远的距离。我们怎么敢妄下结论？

不仅如此，还有多少类似马赫的物理量，谁能解答一下？要知道，如今对物理学的研究和探索，已经不再局限于经典物理学。在高能物理和量子力学的研究过程中，类似的相对值必然会浮出水面。未来的科学探索之路漫长而艰难。

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