馬赫錐

當波源運動速度高于波速時，波面的包絡面呈圓錐狀，稱為馬赫錐（mach cone)。

馬赫錐

正文

當一個微弱的點擾源(如尖頭彈丸的頂尖)以超聲速在大氣中運動或位於超聲速勻直流中時，存在一個以點擾源為頂點、把空間分為擾動區和未擾動區的錐面，稱為馬赫錐，錐的半頂角稱為馬赫角。它是奧地利物理學家E.馬赫於1887年在分析彈丸擾動的傳播圖形時首先提出的，因而得名。微弱擾動使氣體的速度、壓強、密度和溫度等發生微小的變化，並以聲速相對於氣體而傳播。馬赫錐的形成可用點擾源的運動來說明 （圖1）。若點擾源以超聲速v在空氣中作等速直線運動，則一秒鐘後,擾源由A點（經B、C點）到達D點,走過的距離等於v。這時，在A點產生的擾動擴展到以A點為中心、速度c為半徑的球面上。由於v>c,故D點在以A為中心的圓外。擾源於B、C等點產生的擾動，也分別擴展到相應的球面上。馬赫錐就是以直線DE為母線的錐面，這個錐面就是那些球面的包絡面。錐面的半頂角為馬赫角(μ＝arc sin)。隨著擾源向前運動，馬赫錐也作為一個波面往前傳播，故有時也稱馬赫波。若取隨擾源運動的相對坐標系，則成為定常超聲速流中的馬赫錐。對於二維平面流動，馬赫錐退化為兩條直線，稱為馬赫線。若擾源以亞聲速運動，則產生的擾動可傳到擾源之前（圖2），因而不形成馬赫錐。

配圖

相關連線