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變輕而上升，在上升過程中由于大氣壓逐漸降低，熱空氣團開始膨脹，但是膨脹需要消耗能量，于是熱空氣團的溫度會隨之降低，大概規(guī)律是每上升100米會降低1℃。

當(dāng)然空氣團中不僅僅有空氣，還包含著水蒸氣。由于越往上溫度越低，空氣團中就裝不下那么多水蒸氣了，此時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。

對于能形成冰雹的積雨云，也叫冰雹云，它有自己的特點，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盛，而且在云前進的方向會有一股特別強大的上升氣流自下而上穿透云層，同時還有一股下沉氣流自云中層進入，在云底流出。冰雹往往在上升氣流進入冰雹云中層的位置開始生成，但是強大的上升氣流托著它，并不會落下來，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，所以往往分成多層，一般是3~5層。其實冰雹并不是一種，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，是一個實心冰塊，落地后會反彈，這種危害性最大。

圖源：新京報

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。其實這種理解是錯誤的，因為冰雹在下降過程中，還受到大氣阻力，最開始下降時速度越來越大，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，落地時具有的能量可以通過公式?（mv2）計算為30焦耳。

按照我國的標(biāo)準(zhǔn)《機動車玻璃安全技術(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)《汽車安全玻璃試驗方法 第1部分：力學(xué)性能試驗》GB∕T 5137.1-2020中，對抗沖擊能力和抗穿透性能有明確的測試方法。在抗沖擊實驗中，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，在低溫試驗時沖擊高度為8.5米，據(jù)此按照動能勢能轉(zhuǎn)化，可以計算試驗鋼球（質(zhì)量約227克）垂直擊中試樣玻璃時的速度v=（2gh）^?=13米/秒，此時具有的動能大約是19焦耳。

雖然冰雹降落時并不是垂直擊打前風(fēng)窗，而是以一定角度撞擊，但是撞擊時的動能仍然是大于上述抗沖擊試驗允許的動能。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，落地動能約10.8焦耳

②直徑2.5厘米，落地動能約2焦耳

③直徑1.2厘米，落地動能約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對前風(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，勞動人民積累了許多淺顯易懂的經(jīng)驗。還有利用科學(xué)技術(shù)手段研究冰雹氣象，有閃電計數(shù)器，最有利的識別工具還是雷達(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。

實在不行，蓋上點紙箱，也能勉強湊合吧。