大如雞蛋的冰雹，威力到底有多大？

圖源：冀州融媒

就在6月12日北京密云等地遭受冰雹襲擊，大的如雞蛋一般，當(dāng)然破壞力也不小，有網(wǎng)友稱汽車玻璃都被砸出好多洞來，看起來損失不小。

圖源：冀州融媒

汽車玻璃到底能抗多大的冰雹沖擊，你知道嗎？很多網(wǎng)友估計(jì)也很想知道，假如扛不住，又該怎么辦呢？小編就從科學(xué)角度上，給大家分析一下。

和雨、雪一樣，冰雹也是從云里落下來的。不過，能產(chǎn)生冰雹的只有發(fā)展特別旺盛的積雨云。先看看云是怎么形成的。從地面上的空氣受熱會(huì)變輕而上升，在上升過程中由于大氣壓逐漸降低，熱空氣團(tuán)開始膨脹，但是膨脹需要消耗能量，于是熱空氣團(tuán)的溫度會(huì)隨之降低，大概規(guī)律是每上升100米會(huì)降低1℃。

當(dāng)然空氣團(tuán)中不僅僅有空氣，還包含著水蒸氣。由于越往上溫度越低，空氣團(tuán)中就裝不下那么多水蒸氣了，此時(shí)多余的水蒸氣就凝結(jié)成了小水滴，當(dāng)達(dá)到溫度低于0℃的高度的時(shí)候，就變成了小冰晶，于是這些水滴和冰晶湊在一起，這就是我們看到的白云。

對(duì)于能形成冰雹的積雨云，也叫冰雹云，它有自己的特點(diǎn)，自下而上一般分成三層，越往上溫度越低。這種云中的氣流十分強(qiáng)盛，而且在云前進(jìn)的方向會(huì)有一股特別強(qiáng)大的上升氣流自下而上穿透云層，同時(shí)還有一股下沉氣流自云中層進(jìn)入，在云底流出。冰雹往往在上升氣流進(jìn)入冰雹云中層的位置開始生成，但是強(qiáng)大的上升氣流托著它，并不會(huì)落下來，之后冰雹體積足夠大才落下。

冰雹一般直徑在0.5~2厘米，但也會(huì)出現(xiàn)直徑幾十厘米的大冰雹，只是十分罕見。由于冰雹形成的過程特點(diǎn)，所以往往分成多層，一般是3~5層。其實(shí)冰雹并不是一種，按體型大小大體有4種，大家常說的冰雹直徑在5毫米以上，質(zhì)地比較硬，是一個(gè)實(shí)心冰塊，落地后會(huì)反彈，這種危害性最大。

圖源：新京報(bào)

不少網(wǎng)友認(rèn)為：冰雹在幾公里至十幾公里的云層中形成后降落下來，速度是越來越大的，離地越高落地速度就越大。其實(shí)這種理解是錯(cuò)誤的，因?yàn)楸⒃谙陆颠^程中，還受到大氣阻力，最開始下降時(shí)速度越來越大，但大氣阻力隨著速度增大而迅速增大，最后空氣阻力與重力相等，方向相反，所以冰雹增速下降一段時(shí)間后，很快就接近勻速降落到地面。

不同密度、不同大小的冰雹落地速度也不一樣，一般規(guī)律是：粒徑越大、密度越大，落地速度越大。

比如此次北京密云遭遇的雞蛋大小的冰雹，我們按直徑約為5厘米，密度約為900kg/m3來考慮（質(zhì)量約60克），那么它的落地速度達(dá)到每秒32米，落地時(shí)具有的能量可以通過公式?（mv2）計(jì)算為30焦耳。

按照我國的標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車玻璃安全技術(shù)規(guī)范》GB 9656-2021要求，汽車的前風(fēng)窗和其它位置的玻璃要不具備抗沖擊能力和抗穿透性能，使用的玻璃類型有夾層安全玻璃、塑玻復(fù)合材料、鋼化安全玻璃等。

在我國推薦國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車安全玻璃試驗(yàn)方法 第1部分：力學(xué)性能試驗(yàn)》GB∕T 5137.1-2020中，對(duì)抗沖擊能力和抗穿透性能有明確的測試方法。在抗沖擊實(shí)驗(yàn)中，使用質(zhì)量為227克±2克，直徑約為38毫米的淬火鋼球。需要在不同高度上垂直降落在不同玻璃試樣上，一般要求試樣不能被穿透，但是允許有裂紋或裂縫。

對(duì)于前風(fēng)窗常采用夾層安全玻璃、塑玻復(fù)合材料，在低溫試驗(yàn)時(shí)沖擊高度為8.5米，據(jù)此按照動(dòng)能勢能轉(zhuǎn)化，可以計(jì)算試驗(yàn)鋼球（質(zhì)量約227克）垂直擊中試樣玻璃時(shí)的速度v=（2gh）^?=13米/秒，此時(shí)具有的動(dòng)能大約是19焦耳。

雖然冰雹降落時(shí)并不是垂直擊打前風(fēng)窗，而是以一定角度撞擊，但是撞擊時(shí)的動(dòng)能仍然是大于上述抗沖擊試驗(yàn)允許的動(dòng)能。所以汽車前風(fēng)窗是扛不住大如雞蛋的冰雹的損害的，其它車窗玻璃的性能相對(duì)更弱。

于是大家就想問小編了，那到底汽車玻璃能扛住多大的冰雹呢？我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^計(jì)算求得，當(dāng)然最大的能量限值是19焦耳。還是按照上面的計(jì)算方法，依次求得不同直徑，密度約為900kg/m3的冰雹顆粒的落地能量，如下：

①直徑3.8厘米，落地動(dòng)能約10.8焦耳

②直徑2.5厘米，落地動(dòng)能約2焦耳

③直徑1.2厘米，落地動(dòng)能約0.1焦耳

由此可見，直徑大約在4厘米以下的冰雹一般不會(huì)對(duì)前風(fēng)窗造成傷害。

目前，人類可以比較精準(zhǔn)地預(yù)測冰雹氣象。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，勞動(dòng)人民積累了許多淺顯易懂的經(jīng)驗(yàn)。還有利用科學(xué)技術(shù)手段研究冰雹氣象，有閃電計(jì)數(shù)器，最有利的識(shí)別工具還是雷達(dá)，用雷達(dá)可以定量觀測云高、云厚、回波強(qiáng)度等等。

但是目前人類并沒有十分有效的干預(yù)冰雹的工程措施。既然不能阻擋冰雹的到來，我們只能想辦法降低冰雹帶來的損害了。比如，怎么防止直徑大于5厘米的冰雹砸壞車窗，廣大的勞動(dòng)人民還是有方法的，那就是給車玻璃蓋棉被。大家不要笑，通過幾厘米厚的松軟棉層的緩沖，可以泄去一部分冰雹的沖擊力，那么車窗就安全了。

還有人使用泡沫板，也是很有效的辦法。

實(shí)在不行，蓋上點(diǎn)紙箱，也能勉強(qiáng)湊合吧。