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大気の集束は波の相互作用の一種で、衝撃波が予想よりも遠くの領域に影響を与える原因となります。大気の変化により、セグメントが屈折して波面に歪みが生じ、特定のポイントで収束して建設的に干渉します。破壊的な衝撃波の場合、爆発効果の理論的な範囲をはるかに超える被害領域が発生する可能性があります。この例としては、超音速の爆発、隕石などの物体による大規模な地球外衝突、核爆発が挙げられます。
大気中の密度の変化（例えば温度変化による）や対気速度の変化により、衝撃波に沿って屈折が起こり、均一な波面が分離して最終的に干渉し、ある地点では波が分散し、他の地点では集中します。[1]同様の効果は、波が異なる密度の流体のパッチを通過するときに水中で発生し、大きな距離にわたって拡散します。強力な衝撃波の場合、これは予想よりも遠くまで損傷を引き起こす可能性があります。衝撃波のエネルギー密度は、均一な形状に基づく予想値を超えて減少します（弱い衝撃波や音波の場合は、大きな距離で予想されるように、減衰します）。
大気の集束の種類
超音速爆音
超音速爆風による大気の集中は、現代の現象であり、世界中の空軍の行動の結果です。 [1]飛行機などの物体が音速よりも速く移動すると、集中できるソニックブームと圧力波が発生します。[1]これらの波が発生するときに存在する大気要因は、波を集中させ、損害を引き起こす可能性があります。[1]
飛行機は、集中できる爆発波や爆風波も作り出します。[1]飛行計画では、大気の集中を考慮することが重要です。飛行中の風と高度によって、大気の集中環境が作り出されますが、これは集中曲線を参照して判断できます。[1]この場合、超音速飛行によって地上に損傷が発生する可能性があります。[1]
隕石の衝突
流星はまた、集中できる衝撃波を引き起こすこともあります。[2]流星が地球の大気圏に入り、低高度に達すると、衝撃波が発生する可能性があります。[2]衝撃波は、流星の成分、温度、圧力によって影響を受けます。[1]流星はサイズと質量が大きい必要があるため、このような衝撃波を発生できる流星はごくわずかです。[2] レーダーと超低周波の手法により、流星の衝撃波を検出できます。これらのツールは、これらの衝撃波の研究に使用され、流星の衝撃波に関する新しい学習方法の開発に役立ちます。[2]
核爆発と爆弾
核爆発や核爆弾も大気の集中を引き起こす可能性があります。集中の影響は爆発現場から数百キロ離れた場所でも見られる可能性があります。その一例はツァーリ・ボンバ実験で、被害は約1,000キロ離れた場所まで及んだ。大気の集中は、これらの爆発による被害を増大させる可能性があります。[3]
参照
参考文献
- ^ abcdefgh Reed, Jack W. (1962). 「ソニックブームの大気集束」. Journal of Applied Meteorology . 1 (2): 265–267. Bibcode :1962JApMe...1..265R. doi : 10.1175/1520-0450(1962)001<0265:AFOSB>2.0.CO;2 . ISSN 0021-8952. JSTOR 26169466.
- ^ abcd Silber, Elizabeth A.; Boslough, Mark; Hocking, Wayne K.; Gritsevich, Maria; Whitaker, Rodney W. (2018). 「地球の大気圏における隕石による衝撃波の物理学 - レビュー」. Advances in Space Research . 62 (3): 489–532. arXiv : 1805.07842 . Bibcode :2018AdSpR..62..489S. doi :10.1016/j.asr.2018.05.010. ISSN 0273-1177. S2CID 119462641.
- ^ 「ツァーリ・ボンバ」。Atomic Heritage Foundation 。 2021年11月2日閲覧。