[科普中国]-喷气冲击波

基本概念

冲击波（shock wave）是指扰动在非线性介质中传播。若它的马赫数和雷诺数足够大，频散足够小，媒质中的扰动可能形成间断面，该面的两侧有关物理量产生跃变，间断面的运动形成冲击波。有很多扰动可形成冲击波，如爆炸波、弹道波、雷击声以及飞机轰鸣等。一个正弦式扰动所形成的黎曼–厄恩肖波最终形成冲击波即为一个数学描述的例子（见非线性声学）。马赫数大于1时扰动只限于锥体内，其表面可当作间断面。如果介质存在耗散（如黏滞、热传导等），间断不是出现在一个面上，而是在一个薄层内，后者称为间断层。1

产生原理冲击波是一种不连续峰在介质中的传播，这个峰导致介质的压强、温度、密度等物理性质的跳跃式改变。在自然界，所有的爆发情况都伴有冲击波，冲击波总是在物质膨胀速度变得大于局域声速时发生。当位于S1点的波源以超波速的速度Vs向前运动时，波源（物体）本身的运动会激起介质的扰动，从而激起另一种波。这时的运动物体充当了另一种波的波源，这种波是一种以远动物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。

由于球面波的波速u比物体的速度Vs小，所以就会形成以波源为顶点的V字形波，这种波就是冲击波。

通常指核爆炸时，爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。冲击波以超音速的速度从爆炸中心向周围冲击，具有很大的破坏力，是核爆炸重要的杀伤破坏因素之一，亦作爆炸波。也可以指由超音速运动产生的强烈压缩气流。比喻为使某种事物受到影响的强大力量而受到冲击。1

常见现象一架飞机的速度超过330米/秒，“声屏障”就被打破，同时伴随有一个在大气层传播的冲击波，并产生一个声“爆炸”。

日常生活中冲击波现象随处可见：超音速飞行的战斗机、雷暴、太阳风、鞭梢甩动的脆响等。当然，最著名的就是核爆炸。1

产生破坏冲击波是核武器的主要杀伤破坏因素。

冲击波对人的杀伤作用分为两种：

一是直接杀伤，即冲击波直接作用与人体所引起的伤害。

二是间接杀伤，指冲击波破坏的物体或抛射的物体对人造成的伤害，如建筑物倒塌使人体受到伤害等。因此，当遇到核袭击时，应就近选低洼处卧倒趴下，不要到建筑物内或建筑物后躲藏，以免受到间接伤害。1