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衝擊波 (物理學的「衝擊波」) 衝擊波(shock wave)是一種不連續峰在介質中的傳播,這個峰導致介質的壓強、溫度、密度等物理性質跳躍式改變。 任何波源,當運動速度超過了其波的傳播速度時,這種波動形式都可以稱為衝擊波,或者稱為激波。其特點是波前的跳躍式變化,即產生一個鋒面。鋒面處介質的物理性質發生躍變,造成強烈的破壞作用。衝擊波的傳播通常通過物質的媒介。[1]

基本概念

衝擊波(shock wave)是指擾動在非線性介質中傳播。若它的馬赫數和雷諾數足夠大,頻散足夠小,媒質中的擾動可能形成間斷面,該面的兩側有關物理量產生躍變,間斷面的運動形成衝擊波。有很多擾動可形成衝擊波,如爆炸波彈道波、雷擊聲以及飛機轟鳴等。一個正弦式擾動所形成的黎曼–厄恩肖波最終形成衝擊波即為一個數學描述的例子(見非線性聲學)。馬赫數大於1時擾動只限於錐體內,其表面可當作間斷面。如果介質存在耗散(如黏滯、熱傳導等),間斷不是出現在一個面上,而是在一個薄層內,後者稱為間斷層。

常見現象

一架飛機的速度超過330米/秒,「聲屏障」就被打破,同時伴隨有一個在大氣層傳播的衝擊波,並產生一個聲「爆炸」。 日常生活中衝擊波現象隨處可見:超音速飛行的戰鬥機雷暴太陽風、鞭梢甩動的脆響等。當然,最著名的就是核爆炸。

產生原理

衝擊波是一種不連續峰在介質中的傳播,這個峰導致介質的壓強、溫度、密度等物理性質的跳躍式改變。在自然界,所有的爆發情況都伴有衝擊波,衝擊波總是在物質膨脹速度變得大於局域聲速時發生。當位於S1點的波源以超波速的速度Vs向前運動時,波源(物體)本身的運動會激起介質的擾動,從而激起另一種波。這時的運動物體充當了另一種波的波源,這種波是一種以遠動物體的運動軌跡為中心的一系列球面波。 由於球面波的波速u比物體的速度Vs小,所以就會形成以波源為頂點的V字形波,這種波就是衝擊波。 通常指核爆炸時,爆炸中心壓力急劇升高,使周圍空氣猛烈震盪而形成的波動。衝擊波以超音速的速度從爆炸中心向周圍衝擊,具有很大的破壞力,是核爆炸重要的殺傷破壞因素之一,亦作爆炸波。也可以指由超音速運動產生的強烈壓縮氣流。比喻為使某種事物受到影響的強大力量而受到衝擊[2]

產生破壞

衝擊波是核武器的主要殺傷破壞因素。 衝擊波對人的殺傷作用分為兩種: 一是直接殺傷,即衝擊波直接作用與人體所引起的傷害。

二是間接殺傷,指衝擊波破壞的物體或拋射的物體對人造成的傷害,如建築物倒塌使人體受到傷害等。因此,當遇到核襲擊時,應就近選低洼處臥倒趴下,不要到建築物內或建築物後躲藏,以免受到間接傷害。

參考來源