Ударная волна

Уда́рная волна́ — поверхность разрыва, которая движется внутри среды, при этом давление, плотность, температура и скорость испытывают скачок.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Ударная волна – эта область сжатого воздуха, стремительно распространяющаяся во все стороны от эпицентра взрыва с огромной скоростью и характеризуется избыточным давление во фронте ударной волны – величиной, на которую это давление превышает атмосферное. На взрывную волну расходуется до 50 % энергии ядерного взрыва. Под действием ударной волны происходит разрушение зданий, сооружений, транспортных магистралей. Незащищенные люди получают закрытые и открытые повреждения, так как ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Причиной открытых повреждений являются чаще всего вторичные факторы действия ударной волны – летящие обломки зданий, сооружений и т. д. кроме того, скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве. Продолжительность действия ударной волны около 15 сек.

Елена Мурадова, Безопасность жизнедеятельности, 2013

Наиболее мощные потоки солнечных частиц обычно связаны с импульсными явлениями (вспышками), генерирующими ударные волны и разрывы в потоке солнечного ветра. Обычно ударная волна образуется в солнечной короне вблизи солнечной вспышки или активной области и распространяется затем от Солнца через межпланетную среду со скоростью порядка 100 км / с. Приблизительно через 20―100 часов ударная волна достигает Земли и вызывает внезапное сжатие всей магнитосферы [2]. В годы усиления солнечной активности, вследствие увеличения магнитной защиты, интенсивность космического облучения Земли снижается, и наоборот, наибольшее облучение Земли наблюдается в годы спокойного Солнца. При незначительной активности Солнца ветровые скорости сравнительно небольшие.

М. Ю. Трещалин, Энергетическая концепция жизни. Часть I. Внешние энергетические факторы. Энергоинформационный обмен и одаренность человека, 2016

Механизм действия лазерного скальпеля основан на том, что энергия монохроматичного, когерентного светового пучка резко повышает температуру на соответствующем ограниченном участке тела и приводит к его мгновенному сгоранию и испарению. Тепловое воздействие на окружающие ткани при этом распространяется на очень небольшое расстояние, так как ширина сфокусированного пучка составляет 0,01 мм. Под влиянием лазерного излучения также происходит «взрывное» разрушение ткани от воздействия своеобразной ударной волны, образующейся при мгновенном переходе тканевой жидкости в газообразное состояние. Особенности биологического действия лазерного излучения зависят от ряда его характеристик: длины волны, длительности импульсов, структуры ткани, физических свойств ткани. Рассмотрим характеристики основных применяемых в хирургии лазеров.

И. Б. Гетьман, Оперативная хирургия

Взрыв характеризуется высвобождением значительного количества энергии в течение очень короткого времени в ограниченном пространстве. Часть энергии взрыва растрачивается на разрыв оболочки боеприпаса. 30–40 % образовавшихся газов расходуется на формирование ударной волны, светового и теплового излучения [Нечаев Э. А. и др., 1994].

Александр Минченко, Раны. Лечение и профилактика осложнений. Учебное пособие, 2003

Ударные волны – один из распространенных примеров механической волны. Звуковая волна – колебательные движения частиц упругой среды, распространяющиеся в виде упругих волн (деформации сжатия, сдвига, которые переносятся волнами из одной точки среды в другую) в газообразной, жидкой и твердой среде. Звуковые волны, воздействуя на органы слуха человека, способны вызывать звуковые ощущения, если частоты соответствующих им колебаний лежат в пределах 16 – 2 ч 104 Гц (слышимые звуки). Упругие волны с частотами, меньшими 16 Гц, называются инфразвуком, а с частотами, большими 16 Гц, – ультразвуком. Скорость звука – фазовая скорость звуковых волн в упругой среде. Скорость звука различна в различных средах. Скорость звука в воздухе – 330–340 м/с (в зависимости от состояния воздуха).

Вера Александровна Подколзина, Медицинская физика

Мощные вспышки порождают динамические процессы в солнечной атмосфере. Одним из наиболее впечатляющих феноменов являются так называемые мортоновские волны, получившее свое имя в честь Гейла Мортона (Gail Moreton), который вместе с коллегами открыл и изучил их в конце 1950-х гг. Это явление получило также колоритное название «солнечные цунами»: в результате вспышки крупномасштабная ударная волна в короне порождает движение в более низких слоях. Мортоновские волны наиболее хорошо наблюдаются в хромосфере в спектральных линиях (например, в Hα), их скорость составляет около 1000 км/с. Вспышка также вызывает сейсмические волны во внешних слоях Солнца.

С. Б. Попов, Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной, 2018

Геомагнитной бурей называется возмущение магнитного поля Земли, возникающее во время его столкновения с ударной волной высокоскоростных потоков солнечного ветра[4]. Ударная волна солнечного ветра возникает во время вспышек на нашем светиле. Вспышки и корональные выбросы массы (подробнее о них читайте далее) становятся результатом внутренних магнитных сдвигов Солнца, признак которых – образование пятен на видимой поверхности светила. Таким образом, все этапы процесса, предваряющего воздействие на магнитное поле Земли, можно показать простой последовательностью.

Вадим Панин, 2012 год. Версии и факты, 2010

Процесс образования Земли должен был включать несколько десятков крупных столкновений планетных зародышей. Выделение энергии при таких ударах (они еще называются мегаимпактами) приводило к расплавлению поверхности Земли до состояния «океана магмы». Эпизоды «океана магмы» после гигантских столкновений могли продолжаться по 1–2 млн лет благодаря парниковому эффекту от плотной атмосферы из СО2 и паров воды, давление которой могло в 500 раз превышать современное (Martin et al., 2006). Кроме того, в момент столкновения может происходить потеря атмосферы в космос. Сначала ударная волна разгоняет часть атмосферы до скорости выше второй космической, а потом выделяющиеся при столкновении твердых тел раскаленные пары силикатов и железа с температурой выше 10 000 °C разогревают атмосферу настолько, что ее молекулы улетают в космос за счет теплового движения.

Михаил Никитин, Происхождение жизни. От туманности до клетки, 2016

Как же из сжимающегося газово-пылевого облака рождаются звезды? К настоящему времени астрофизиками разработано довольно много моделей конденсации газово-пылевой туманности в звезду. Старая джинсовская модель, не учитывавшая ни движения межзвездной среды, ни магнитных полей, ни ударных волн, ни многого другого, подверглась многочисленным модификациям, но в целом устояла. Однако эта модель, доказывающая неизбежность сжатия некоторых облаков межзвездной среды, ничего не говорит о конкретных процессах, сопровождающих сжатие.

А. Н. Громов, Удивительная Солнечная система, 2012

Сила «ударной волны» ультразвука объясняется известным явлением кавитации: под воздействием определенных факторов (энергии движения, звуковой волны или лазера) внутри жидкости образуются полости, заполненные газом. Энергия, которая выделяется во время схлопывания такой полости, и используется в медицине.

Н. Б. Осьминина, Квантовая биомеханика тела. Методика оздоровления опорно-двигательного аппарата человека. Часть I, 2017

Ударная волна зародилась в определенной точке пространства-времени и прянула во все стороны, разрушая любые попадавшиеся на пути материальные структуры. После нее не оставалось ничего, кроме «чистого» вакуума, да и тот был «ложным», неустойчивым, поддерживающим процесс расширения колоссальными «отрицательными» давлениями.

Василий Головачев, Последний джинн, 2008

Такое газово-пылевое облако может существовать в космическом пространстве много миллионов лет, пока какой-нибудь импульс – например, ударная волна от взрыва ближайшей звезды – не запустит процесс образования в нем новой звездной системы. Именно такой пусковой механизм 4,6 млрд лет назад послужил началом формирования нашей Солнечной системы. Очень медленно, на протяжении миллиона лет, вихрь, состоявший из газа и пыли, втягивался внутрь к центру. Подобно вращающемуся фигуристу, гигантское облако крутилось все быстрее и быстрее, по мере того как гравитация притягивала его легкие края к центру. Сжимаясь и ускоряя вращение, облако постепенно уплотнялось и расплющивалось в форме диска, в центре которого росло новое небесное тело, – так рождалось Солнце. Этот центральный шар, вобравший в себя почти весь водород, становился все больше и больше, пока не поглотил 99,9 % всей массы облака. В процессе его роста давление и температура внутри шара поднялись до точки ядерного синтеза, и Солнце зажглось.

Роберт Хейзен, История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет, 2012

Взрыв атомной бомбы на атолле Моруа показал, что ударная волна, сметая все с водной поверхности, тем не менее не образует какого-либо подобия цунами. А в нижние слои стратосферы выбрасывается парогазовое облако с относительно небольшим содержанием радиоактивной пыли. Любопытно, что и подводными ядерными взрывами не удалось вызвать что-либо напоминающее цунами, скорее всего для возникновения этого устрашающего явления требуются именно подводные колебания океанского дна в ходе «моретрясений».

О. О. Фейгин, Планета бурь, 2016

В качестве примера на рисунке 7 показана схема волнового наддува, при реализации которой энергия, необходимая для регулирования расхода наддувочного воздуха через турбину, создается в результате пульсаций газа на впуске и выпуске. Использование такой схемы наддува позволяет улучшить приемистость автомобильного двигателя. Длина и объем резонаторов 5 подбираются с учетом характерных режимов работы двигателя. При выходе двигателя на режим номинальной мощности возвратные клапаны 7 автоматически закрываются. Хороший крутящий момент можно получить, если возникающие при закрытии впускных клапанов ударные волны или пульсации потока использовать для дозарядки других цилиндров. Чем больше цилиндров (ударных волн) объединяет один впускной коллектор, тем незначительнее эффект дозарядки, так как пульсации в коллекторе взаимно выравниваются. Наиболее эффективно такая система функционирует у 3-цилиндрового двигателя, так как здесь одновременно с закрытием одного впускного клапана начинает открываться другой.

Игорь Скрипник, Тюнинг автомобиля своими руками, 2012