研究發現香檳開瓶會產生超音速衝擊波

打開香檳的瞬間會產生超音速衝擊波。(Shutterstock)

【大紀元2022年06月10日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）打開一瓶香檳，砰的一聲，隨之富含氣泡的酒水噴灑而出，標誌著慶典拉開了序幕。一份新研究發現，原來打開香檳酒的過程會在空氣中產生超音速衝擊波。

研究人員第一次從流體力學的角度模擬了香檳酒開瓶的過程，分析了在第一毫秒內，瓶內的二氧化碳和液體的混合物在衝出瓶口的過程中，衝擊波的形成、演變和消散。

主要研究者之一法國雷恩第一大學（Université de Rennes 1）的羅伯特·喬治斯（Robert Georges）說：「希望我們的研究給其他研究人員提供有意思的線索，他們可能會把香檳酒瓶當作一個迷你實驗室。」

他們的研究顯示，香檳瓶蓋被開啓的最初階段，氣體混合物部分被瓶蓋堵住，無法達到音速。隨著瓶蓋開口的增大，氣體混合物迅速以音速逃逸，以連續發出普通衝擊波和斜向衝擊波的形式，快速達到和外界壓力的平衡。

這兩種波結合後形成了鑽石型震波（shock diamond，也叫馬赫環）——一種在火箭、噴氣式發動機所噴出的超音速尾氣中常見的波形。酒瓶對稱的形態促成了冠狀超音波的擴展。隨著壓力差的減小，最後，壓力不足以把液體混合物以音速推出瓶頸和瓶蓋。這個過程就結束了。

合作研究員法國蘭斯大學（Université de Reims Champagne-Ardenne）的熱拉爾·利格-貝萊爾（Gérard Liger-Belair）說：「我們的研究揭示了一瓶香檳酒被打開的時候所隱藏著的、驚人而美麗的動態波形。誰能想到，在生活中這樣一個普通的過程之下，竟然隱藏著如此複雜和美麗的現象？」

研究人員計劃繼續探索像溫度、體積、酒瓶瓶頸的直徑以及這個過程所發生的物理化學反應等各項參數，對這個過程所起的影響。比如，人們沒有注意到的是，在瓶蓋開啓的瞬間，由於壓力的驟降導致溫度驟降，一些液滴會瞬間結成冰晶。研究人員也想知道這些冰晶對超音波的影響。

這份研究5月17日發表於《流體物理學》（Physics of Fluids）期刊。

責任編輯：葉紫微