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衝擊波


       撰文:趙孔儒      2009年12月

      子彈以高於聲音的速度移動,在彈頭前會形成一個弓形的衝擊波(圖1)。同樣,飛機以超音速飛行時也會產生衝擊波,導致隆然震耳的「音爆」巨響。


       figure1
      圖 1(圖中物件並不依比例)

      橫渡湖泊的遊艇或賽艇也會產生弓形的衝擊波(圖2),叫作舷波。當艇移動更快時,舷波會增大。.


       figure2
      圖 2 (圖像來源:Wikimedia Commons)

      在相同原理下,高速急流沖過物體時也可以產生衝擊波,而在太空中可以找到一個例子。

      太陽風通常以每秒幾百公里的超音速速度移動。圖3顯示太陽風碰撞如地球的行星時,在地球附近產生一個弓形的衝擊波,稱為「弓形衝擊波」或「弓形震波」。


       figure3
      圖 3(一個簡化概略示意圖,圖中物件並不依比例。)

      強烈的太陽風令地球的磁層變形,變成像一條尾巴的模樣(參閱圖4)。


      fig4
      圖 4 - 當超音速的太陽風碰撞行星的(看不見的)磁層時,弓形衝擊波形成。(圖中物件並不依比例)

      另一個衝擊波的例子是帶電粒子在如水的媒介中移動得比光快時出現。散發出來的光是光衝擊波,稱為「切倫科夫輻射」。(參閱『自然的奇跡 -「切倫科夫輻射」是什麼?』)

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       參考:

    1. "Earth's Bow Shock in the Solar Wind", European Space Agency
    2. "THEMIS Explores the Earth's Bow Shock", NASA
    3. "Supersonic Bullet", Scientific Frontline
    4. Wikimedia Commons

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    最近修訂日期: <2014年4月1日>