当有导弹或是陨石撞击地面，对地表造成的巨大的冲击是显而易见的，但地表以下究竟发生了什么，就很难一窥究竟了。来自杜克大学的物理学家已经研究出了这样一种技术，能够在实验室中模拟人工土壤和砂地遭受高速撞击的情境，随后可以利用超慢动作回放对地表以下的状况进行近距离的观察。
一项发表在学术期刊《物理学评论》（Physical Review Letters）上的研究报告称，类似于土壤和砂质的物质在经受撞击后强度会变高，而且撞击越猛烈强度就越高。研究人员称，这一发现解释了为什么如果要使探地导弹进入地下更深的位置，仅靠猛烈和高速的对地射击效果反而非常有限。抛射物进入土壤和砂地的速度越是快，就会遭遇越强的抵抗并越快停止前进。由于该项研究是由美国五角大厦的防恐怖威胁署（DTRA）出资，所以可能最终的研究方向会致力于更有效地控制地面穿透型导弹的穿透力，该类导弹的设计初衷是用于破坏被深埋在地底的目标，如敌对方的地堡或地下武器物料储备。
为了模拟撞击进入地表的导弹或陨石，研究人员从7英尺高（213.36米）的天花板上向一个布满各种小珠的坑中投掷带有圆锥形尖头的金属抛射物。在碰撞过程中，抛射物的动能被转移到了这些小珠子上，并且由于坑中表层以下的小珠子们紧密地首尾相接，动能被分散，冲击形成的力量因此被吸收掉了。
为使冲击力从撞击产生的点开始逐渐消逝的过程可视化，研究人员使用了由透明塑料制造的小珠子，这种珠子在其遭受撞击发生改变时透光性会发生改变。当通过像太阳镜一样的偏光滤光镜观察时，遭受压力最大的区域会显示出树枝状的光链，名为“应力链”（force chain），应力链会沿着一颗小珠子向着下一颗逐次传导，其可视化过程颇似闪电在天空中蜿蜒蛇行的曲线。
金属抛射物以每秒6米或时速接近15英里的速度撞击小珠子堆中，而通过使用不同硬度的珠子，研究人员能够使其穿过珠子时产生从时速67英里到670英里不等的脉冲。每一次冲击都迅速到无法用肉眼捕捉到，所以研究人员使用了每秒钟能够拍摄40000张图像的高速摄影机来记录这一过程。研究人员通过慢镜头回放时，发现不同撞击速度下的应力链在小珠子中形成的枝状网络在形态上有很大不同。
研究的共同作者、杜克大学的物理学教授Robert Behringer解释道：在低速撞击的情况下，承受冲击力的珠子网络非常稀疏；但在速度加快时，应力链就会变得更加密集，从而使得冲击力能够以比先前的模型所预测的更快的速度从撞击点开始消退。在高速撞击的情况下，珠子之间会产生新的接触形式，使得他们被挤压到紧贴在一起，这时材料的强度就增加了。
“设想一下，你正在试图穿过一个挤满了人的房间，” 研究的共同作者、耶鲁大学机械工程学博士后研究生Abram Clark说道，“通常在你穿过房间时，人们会重新安排各自的站位以便给你让开一条路。但如果这时你是一边跑着一边推搡他们，速度超过了他们重新调整位置的速度，人们来不及闪开就被你施加了大量的压力，于是他们就被压力推得更紧密了，形成了一道坚固的‘人墙’并且会本能地产生向外反弹的力量。于是你越是想快速冲过去，越是被愤怒的人墙顶住，反而过不去了。”
（via Sciencedaily）
