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为什么坐火车过隧道的时候耳朵特难受?

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记得刚上大学那会儿,家乡在郑州,学校在云南。每次开学去学校,都要坐郑州---昆明的火车,途经湖北、湖南、贵州几个大省。湖南湖北还好,都是平原;可每当经过云贵高原的时候,手机没信号不说,最难受的是耳朵,嗡嗡发响,感觉耳膜要鼓破了一样,又像被堵住了,尤其是过隧道的时候最有体会。



其实,火车过隧道耳朵难受,我们把它叫做“耳鸣”。我们都知道,隧道里面空气流通较差,当火车以较高的速度进入隧道后,隧道里的空气从火车和隧道墙壁之间的狭窄空间向后冲去,这也就对原有的空气流通产生影响,空气压力的骤增会对人体产生影响,引起耳膜的变化,产生不同程度的耳鸣。



①多做吞咽动作,比如咽几口唾液、打哈欠等

②稍微张开嘴,不用特意的张很大

③不用耳机听音乐,多转移注意力

④嚼口香糖,多喝水,多吃新鲜水果

⑤最好别空腹,容易引发晕车

对于这个问题,从空气动力学专业的角度来解释一下,首先介绍一个重要的专有名词——动压。

动压是和静压相对应的,静压最好理解,如果空气没有速度,那么此时空气的压强就是静压。但是一旦空气自身运动或者受到扰动之后,这时如果用压力计进行测试的话就会发现数值与原来的是有差别的。空气动力学理论方面有一个比较基本的公式,这就是伯努利方程。

p+1/2ρv²=常数。其中p是静压,1/2ρv²是动压,两者相加称为总压,对于亚音速气流,这个总压不会变化,而对于超音速飞行,这个总压会因为激波的产生而损失一部分。因此,随着速度的变化,静压就会产生波动。

而这种静压的变动就是这个问题的关键所在。

隧道中的空气在火车没有进来的时候处于静止状态,静压比较高,一旦火车进入,就会压缩隧道内的空气,导致其动压上升,则静压下降。而此时火车车厢中的人,其耳朵耳膜内部的空气还是保持在火车进入之前的压强,两者之间就产生了压力差,耳朵内部压强高,而外部压强低,就会让耳膜向外鼓起;相反,由于空气流动都不是稳定的层流,而是伴随着各种复杂紊流和涡流,因此,还会出现压力差相反的情况,这时耳膜就会向内鼓起。

空气流动随着时间变化也是在以一定的频率不断的变化,这就导致了耳膜内外压力差呈现出一种波动(上图),这种波动会让耳膜(下图)产生轻微的震动,这就是“耳鸣”的产生原因。

为了降低这种耳鸣,最好的办法就是提高车厢的密封性,密封性越高,产生的耳鸣可能性就越低;其次,隧道在建设过程中在两端隧道口采取 帽檐式切削洞口(下图),可以有效降低高速列车进入隧道的瞬间对于隧道内部空气的压缩程度,以及降低出隧道时候与外部空气的压力差,从而提高舒适性。

另外,作为乘客可以在进入隧道之后,轻微的张开嘴巴,这样能够让耳膜内外的空气压力尽量保持一致,或者嚼上一颗口香糖,这样一方面避免张开嘴巴的尴尬,也另一方面也能通过咀嚼让空气流入,降低耳鸣。

OK,关于问题就回答到这里吧。😊

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