Головная ударная волна

LiveInternetLiveInternet

Микроскопическая структура ударной волны

Толщина ударных волн большой интенсивности имеет величину порядка длины свободного пробега молекул газа (более точно — ~10 длин свободного пробега, и не может быть менее 2 длин свободного пробега; данный результат получен Чепменом в начале 1950-х). Так как в макроскопической газодинамике длина свободного пробега должна рассматриваться равной нулю, чисто газодинамические методы непригодны для исследований внутренней структуры ударных волн большой интенсивности.

Для теоретического изучения микроскопической структуры ударных волн применяется кинетическая теория. Аналитически задача о структуре ударной волны не решается, но применяется ряд упрощённых моделей. Одной из таких моделей является модель Тамма-Мота-Смита.

Таблица размеров ремней

Перспективы

Источники

1. Убежища гражданской обороны: Конструкция и расчёт/ В. А. Котляревский, В. И. Ганушкин, А. А. Костин и др.; Под ред. В. А. Котляревского. — М.: Стройиздат, 1989. — С. 4—5. ISBN 5-274-00515-2
2. Защита от оружия массового поражения. — М.: Воениздат, 1989. — С. 23.
3. Действие ядерного взрыва. Сборник переводов. М., «Мир», 1971. — С. 85
4. Морозов, В. И. и др. Приспособление подвалов существующих зданий под убежища, М., 1966. С. 72
5. Иванов, Г. Нейтронное оружие. // Зарубежное военное обозрение, 1982, № 12. — С. 53

6. Атаманюк В.Г., Ширшев Л.Г. Акимов Н.И. Гражданская оборона: Учебник для втузов / Под ред. Д.И.Михайдова. — М.: Высш. шк., 1986. — С. 39. — 207 с.

7. Иванов, Г. Нейтронное оружие. // Зарубежное военное обозрение, 1982, № 12. — С. 52

8. Защита от оружия массового поражения. — М.: Воениздат, 1989. — С. 79, 81.

9. Гуревич В. И. Электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва и защита электрооборудования от него. – М.: Инфра-Инженерия, 2018 — 508 с.: ил.

Гелиосферная мантия

Диаграмма, изображающая положение «Вояджера-1» в гелиосферной мантии. В настоящее время «Вояджер-2» также находится в мантии.

Гелиосферная мантия — область гелиосферы за пределами ударной волны. В ней солнечный ветер тормозится, сжимается и его движение приобретает турбулентный характер. Гелиосферная мантия начинается на расстоянии 80—100 а.e. от Солнца. Однако, в отличие от внутренней области гелиосферы, мантия не имеет сферической формы. Её форма скорее похожа на вытянутую кометную кому, простирающуюся в направлении, противоположном направлению движения Солнца. Толщина мантии со стороны набегающего межзвёздного ветра намного меньше, чем с противоположной. Текущая миссия «Вояджеров» состоит в сборе данных о гелиосферной мантии.

Головные ударные волны вокруг звёздных объектов

Головные ударные волны вокруг быстродвижущихся звёзд. Изображения сделаны космическим телескопом Хаббл в период с октября по июль 2006 года. Источник — NASA

Головная ударная волна является общей чертой объектов испускающих мощный звёздный ветер или движущихся со сверхзвуковой скоростью через плотную межзвёздную среду.

Объект Хербига — Аро HH 47, снимок телескопа Хаббл. Отрезок обозначает расстояние в 1000 астрономических единиц (примерно 20 диаметров Солнечной системы).

Каждый объект Хербига-Аро, создаёт яркие головные ударные волны, которые видны в оптическом диапазоне. Они образуются, когда газ, выброшенный формирующимися звёздами, вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли на скоростях в несколько сотен километров в секунду.

Головные ударные волны также создают самые яркие и мощные звёзды: гипергиганты (например, Эта Киля), яркие голубые переменные, звёзды Вольфа — Райе и т. д.

Головная ударная волна очень часто сопутствует убегающим звёздам, которые движутся через межзвёздную среду со скоростями в десятки и сотни километров в секунду и сверхскоростным звёздам, которые движутся через межзвёздную среду со скоростями в сотни и тысячи километров в секунду.
Головная ударная волна также бывает результатом взаимодействия в двойной системе. Примером такой системы может быть BZ Жирафа (BZ Cam). Её блеск меняется непредсказуемым образом, и этот процесс сопровождается необычно мощным звездным ветром, который состоит из выбрасываемых звездой частиц. Звёздный ветер порождает гигантскую головную ударную волну, в результате движения двойной системы сквозь окружающий её межзвездный газ.

Общие макроскопические свойства ударных волн

Термодинамика ударных волн

С макроскопической точки зрения ударная волна представляет собой воображаемую поверхность, на которой термодинамические величины среды (которые, как правило, изменяются в пространстве непрерывно) испытывают устранимые особенности: конечные скачки. При переходе через фронт ударной волны меняются давление, температура, плотность вещества среды, а также скорость её движения относительно фронта ударной волны. Все эти величины изменяются не независимо, а связаны с одной-единственной характеристикой ударной волны, числом Маха. Математическое уравнение, связывающее термодинамические величины до и после прохождения ударной волны, называется ударной адиабатой, или адиабатой Гюгонио.

Ударные волны не обладают свойством аддитивности в том смысле, что термодинамическое состояние среды, возникающее после прохождения одной ударной волны, нельзя получить последовательным пропусканием двух ударных волн меньшей интенсивности.

Происхождение ударных волн

Воздействие ударной волны, возникшей при выстреле из пушки, на водяную поверхность

Звук представляет собой колебания плотности, скорости и давления среды, распространяющиеся в пространстве. Уравнение состояния обычных сред таково, что в области повышенного давления скорость распространения возмущений малой амплитуды возрастает. Это неизбежно приводит к явлению «опрокидывания» возмущений конечной амплитуды, которые и порождают ударные волны.

В силу этого механизма, ударная волна в обычной среде — это всегда волна сжатия.

Описанный механизм предсказывает неизбежное превращение любой звуковой волны в слабую ударную волну. Однако в повседневных условиях для этого требуется слишком большое время, так что звуковая волна успевает затухнуть раньше, чем нелинейности становятся заметны. Для быстрого превращения колебания плотности в ударную волну требуются сильные начальные отклонения от равновесия. Этого можно добиться либо созданием звуковой волны очень большой громкости, либо механически, путём околозвукового движения объектов в среде. Именно поэтому ударные волны легко возникают при взрывах, при около- и сверхзвуковых движениях тел, при мощных электрических разрядах и т. д.

Выживание и туризм в зависимости от местности

Использование ручки для самозащиты

На многих рекламных видео можно увидеть, как с помощью тактической ручки легко нейтрализуют более сильного противника, даже если у него есть нож. Пройдя курс самообороны у таких «пиарщиков» многие не бояться вступать в схватку даже с вооруженным противником, часто теряя в ходе этого неравного поединка свою жизнь или здоровье. Не стоит никогда забывать, что тактическая ручка не более чем обычный предмет, а нож – это орудие для убийства.

Главным в технике использования тактической ручки в бою являются различные уколы, причем использование ручки происходит в манере ножевого боя, использую те же хваты. Не нужно забывать, что это не нож, и укол не обладает достаточной пробивной силой.

Итак, для нанесения значительного урона, удары нужно наносить в незащищенные одеждой болевые точки, лицо, шею или горло. В реальном бою очень тяжело ткнуть ручкой в область шеи или лица, а наши климатические условия не слишком располагают к легкой одежде.

В уличной драке никто не позволит вам ткнуть в болевую точку, не прикрытую одеждой. Любая техника с применением тактической ручки требует хороших навыков и длительных тренировок. Неподготовленный человек сможет эффективно применить тактическую ручку, только если случайно попадет в глаз или горло.

Получение предмета

Способы получения

Этот предмет можно получить следующими способами:

Ударные волны в специальных условиях

Гидрогазоаналогия

• Ударная волна, путём нагрева среды, может вызвать экзотермическую химическую реакцию, что, в свою очередь, отразится и на свойствах самой ударной волны. Такой комплекс «ударная волна + реакция горения» носит название волны детонации.
• В астрофизических объектах ударная волна может двигаться со скоростями, близкими к скорости света. В этом случае ударная адиабата модифицируется.
• Ударные волны в замагниченной плазме также обладают своими характерными особенностями. При переходе через разрыв, изменяется также и величина магнитного поля, на что тратится дополнительная энергия. Это влечёт за собой существование максимально возможного коэффициента сжатия плазмы при сколь угодно сильных ударных волнах.
• Касательные ударные волны представляют собой смешанного (нормального и тангенциального) типа.

Общие макроскопические свойства ударных волн

Термодинамика ударных волн

С макроскопической точки зрения ударная волна представляет собой воображаемую поверхность, на которой термодинамические величины среды (которые, как правило, изменяются в пространстве непрерывно) испытывают устранимые особенности: конечные скачки. При переходе через фронт ударной волны меняются давление, температура, плотность вещества среды, а также скорость её движения относительно фронта ударной волны. Все эти величины изменяются не независимо, а связаны с одной-единственной характеристикой ударной волны, числом Маха. Математическое уравнение, связывающее термодинамические величины до и после прохождения ударной волны, называется ударной адиабатой, или адиабатой Гюгонио.

Ударные волны не обладают свойством аддитивности в том смысле, что термодинамическое состояние среды, возникающее после прохождения одной ударной волны, нельзя получить последовательным пропусканием двух ударных волн меньшей интенсивности.

Происхождение ударных волн

Воздействие ударной волны, возникшей при выстреле из пушки, на водяную поверхность

Звук представляет собой колебания плотности, скорости и давления среды, распространяющиеся в пространстве. Уравнение состояния обычных сред таково, что в области повышенного давления скорость распространения возмущений малой амплитуды возрастает. Это неизбежно приводит к явлению «опрокидывания» возмущений конечной амплитуды, которые и порождают ударные волны.

В силу этого механизма, ударная волна в обычной среде — это всегда волна сжатия.

Описанный механизм предсказывает неизбежное превращение любой звуковой волны в слабую ударную волну. Однако в повседневных условиях для этого требуется слишком большое время, так что звуковая волна успевает затухнуть раньше, чем нелинейности становятся заметны. Для быстрого превращения колебания плотности в ударную волну требуются сильные начальные отклонения от равновесия. Этого можно добиться либо созданием звуковой волны очень большой громкости, либо механически, путём околозвукового движения объектов в среде. Именно поэтому ударные волны легко возникают при взрывах, при около- и сверхзвуковых движениях тел, при мощных электрических разрядах и т. д.

История метода

Впервые ударные волны были применены в медицине в 1971 году. Немецкие урологи высказали предположение, что этот вид передачи энергии может оказаться эффективным при разрушении камней в почках. После всех необходимых лабораторных испытаний, в 1980 году на базе Мюнхенского университета первый пациент прошел лечение мочекаменной болезни при помощи УВТ. С тех пор метод начал активно развиваться и совершенствоваться.

Следующий этап в истории ударно-волновой терапии начинается в 1986 году. В это время метод впервые применили для лечения псевдоартроза. Одновременно с этим была выявлена зависимость эффективности лечения от продолжительности терапии.

Далее УВТ стали пытаться применять в кардиологии, но поначалу лишь в экспериментальных целях. В самом начале XXI века ученые смогли добиться хороших результатов при лечении ишемического миокардита у крупных млекопитающих. В лечении человека применение УВТ было реализовано в 2006 году. В последующем ударно-волновую терапию применяли для лечения хронических диабетических язв и эректильной дисфункции.

Ударная волна, вызванная летательным аппаратом

Фото №1 ударных волн при обтекании модели сверхзвуковым потоком в аэродинамической трубе (Аэродинамическая лаборатория NASA)
NASA удалось получить фото ударной волны при преодолении самолётом звукового барьера

Подробнее: Распространениеударной волны, вызваннойсверхзвуковым самолётом

Жёлтая зона — след ударной волны на земле.

Снаружи конуса ударной волны(Маха), а на земле — перед жёлтой зоной самолёт не слышен.Распространение ударной волны, вызванной сверхзвуковым самолётом (источник). При обтекании сверхзвуковым воздушным потоком твёрдого тела на его передней кромке образуется ударная волна (иногда не одна, в зависимости от формы тела).

На фото №1 слева видны ударные волны, образованные на острие фюзеляжа модели, на передней и задней кромках крыла и на заднем окончании модели…

Виды скачков уплотнения при сверхзвуковом обтеканиител различной формы

Кроме того скачки уплотнения могут быть также присоединенными, когда они примыкают к поверхности тела, двигающегося со сверхзвуковой скоростью или же отошедшими, если они с телом не соприкасаются.Обычно скачки становятся присоединенными, если сверхзвуковой поток обтекает какие-либо остроконечные поверхности.Для самолета это, например, может быть заостренная носовая часть, ПВД, острый край воздухозаборника. При этом говорят «скачок садится», например, на нос(вид а и в).А отошедший скачок может получиться при обтекании закругленных поверхностей, например, передней закругленной кромки толстого аэродинамического профиля крыла(вид б).Различные узлы корпуса летательного аппарата создают в полете довольно сложную систему скачков уплотнения…

Подробнее: Звуковой барьер и сверхзвуковой полёт

Однако, наиболее интенсивные из них – два. Один головной на носовой части и второй – хвостовой на элементах хвостового оперения.

На некотором расстоянии от летательного аппарата промежуточные скачки либо догоняют головной и сливаются с ним, либо их догоняет хвостовой.

В итоге остаются два скачка, которые, в общем-то, воспринимаются земным наблюдателем как один из-за небольших размеров самолета по сравнению с высотой полета и небольшим промежутком времени между ними…

Интенсивность ( другими словами энергетика) ударной волны (скачка уплотнения) зависит от различных параметров(скорости движения летательного аппарата, его конструктивных особенностей, условий среды и др.) и определяется перепадом давления на ее фронте.По мере удаления от вершины конуса Маха, то есть от самолета, как источника возмущений ударная волна ослабевает, постепенно переходит в обычную звуковую волну и в конечном итоге совсем исчезает…

На фронте-конуса Маха ударной волны (называемой иногда также скачком уплотнения), имеющем очень малую толщину (доли миллиметра), почти скачкообразно происходят кардинальные изменения свойств потока — его скорость относительно тела снижается и становится дозвуковой, давление в потоке и температура газа скачком возрастают. Часть кинетической энергии потока превращается во внутреннюю энергию газа. Все эти изменения тем больше, чем выше скорость сверхзвукового потока… При гиперзвуковых скоростях (число Маха=5 и выше) температура газа достигает нескольких тысяч кельвинов, что создаёт серьёзные проблемы для аппаратов, движущихся с такими скоростями (например, шаттл «Колумбия» разрушился 1 февраля 2003 года из-за повреждения термозащитной оболочки, возникшего в ходе полёта). Фронт ударной волны по мере удаления от аппарата постепенно принимает почти правильную коническую форму, перепад давления на нём уменьшается с увеличением расстояния от вершины конуса, и ударная волна превращается в звуковую…

Подробнее читать Звуковой барьер. О нем и вещах, ему сопутствующих…

Как устроена атомная бомба?

Ядерный взрыв – это хаотичный процесс освобождения колоссального количества энергии, которая образуется в результате ядерной реакции деления или синтеза. Аналогичные и сопоставимые по мощности процессы происходят в недрах звезд.

Ядро атома любого вещества делится при поглощении нейтронов, но для большинства элементов периодической таблицы для этого необходимо затратить значительную энергию. Однако существуют элементы, способные к подобной реакции под воздействием нейтронов, которые обладают любой – даже минимальной – энергией. Они называются делящимися.

Главной особенностью ядерной реакции является ее цепной, то есть самоподдерживающийся характер. При облучении атома нейтронами он распадается на два осколка с выделением большого количества энергии, а также двух вторичных нейтронов, которые, в свою очередь, способны вызывать деление соседних ядер. Так процесс становится каскадным. В результате цепной ядерной реакции за короткий промежуток времени в очень ограниченном объеме образуется колоссальное количество «осколков» распавшихся ядер и атомов в виде высокотемпературной плазмы: нейтронов, электронов и квантов электромагнитного излучения. Этот сгусток стремительно расширяется, образуя ударную волну огромной разрушительной силы.

Устройство первой советской ядерной бомбы

Подавляющая часть современного ядерного оружия работает не на основе цепной реакции распада, а за счет слияния ядер легких элементов, которые начинаются при высоких температурах и огромном давлении. При этом происходит выделение еще большего количества энергии, чем во время распада ядер типа урана или плутония, но принципиально результат не изменяется – образуется область высокотемпературной плазмы. Подобные превращения носят название реакции термоядерного синтеза, а заряды, в которых они используются, — термоядерные.

Отдельно следует сказать о специальных видах ЯО, у которых большая часть энергии деления (или синтеза) направлена на один из факторов поражения. К ним относятся нейтронные боеприпасы, порождающие поток жесткого излучения, а также так называемая кобальтовая бомба, дающая максимальное радиационное заражение местности.

Повреждать

Взрывные волны вызывают повреждение из-за сочетания значительного сжатия воздуха перед волной (образуя ударный фронт ) и последующего ветра. Взрывная волна распространяется быстрее скорости звука, а прохождение ударной волны обычно длится всего несколько миллисекунд. Подобно другим типам взрывов, взрывная волна также может причинить вред объектам и людям порывами ветра, мусора и пожаров. Оригинальный взрыв пошлет фрагменты, которые летят очень быстро. Мусор, а иногда и люди, могут попасть в взрывную волну, что приведет к большему количеству травм, таких как проникающие раны, пронзание на кол, сломанные кости или даже смерть. Взрывной ветер — это область низкого давления, из-за которой обломки и фрагменты действительно устремляются обратно к первоначальным взрывам. Взрывная волна также может вызывать пожары или даже вторичные взрывы из-за сочетания высоких температур, возникающих в результате детонации и физического разрушения объектов, содержащих топливо.

Ударная волна

Основная статья: Ударная волна

Большая часть разрушений, причиняемых ядерным взрывом, вызывается действием ударной волны. Ударная волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой скоростью (более 350 м/с для атмосферы). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха. Непосредственно за фронтом ударной волны происходит снижение давления и плотности воздуха, от небольшого понижения далеко от центра взрыва и почти до вакуума внутри огненной сферы. Следствием этого снижения является обратный ход воздуха и сильный ветер вдоль поверхности со скоростями до 100 км/час и более к эпицентру. Ударная волна разрушает здания, сооружения и поражает незащищенных людей, а близко к эпицентру наземного или очень низкого воздушного взрыва порождает мощные сейсмические колебания, способные разрушить или повредить подземные сооружения и коммуникации, травмировать находящихся в них людей.

Большинство зданий, кроме специально укрепленных, серьёзно повреждаются или разрушаются под воздействием избыточного давления 2160—3600 кг/м² (0,22—0,36 атм/0.02-0.035 МПа).

Энергия распределяется по всему пройденному расстоянию, из-за этого сила воздействия ударной волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от эпицентра.

Защитой от ударной волны для человека являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями, складками местности.

Примечания

Операторы

Солнечный ветер

Основные статьи: Солнечный ветер, межпланетная среда, межпланетное пространство

Солнечный ветер представляет собой поток частиц (ионизированных атомов солнечной короны) и полей, в частности, магнитных. По мере того как Солнце вращается, делая оборот за 27 суток, магнитное поле, переносимое солнечным ветром, принимает форму спирали. Земля при прохождении витков этой спирали взаимодействует с ней своим магнитным полем, что может приводить к магнитным бурям.

В марте 2005 года были опубликованы результаты измерений, произведённых SOHO. Они показали, что область пространства, заполненная солнечным ветром, не имеет точной осевой симметрии, а имеет слегка искажённую форму, скорее всего, под влиянием местного участка общегалактического магнитного поля.

Микроскопическая структура ударной волны

Толщина ударных волн большой интенсивности имеет величину порядка длины свободного пробега молекул газа (более точно — ~10 длин свободного пробега, и не может быть менее 2 длин свободного пробега; данный результат получен Чепменом в начале 1950-х). Так как в макроскопической газодинамике длина свободного пробега должна рассматриваться равной нулю, чисто газодинамические методы непригодны для исследований внутренней структуры ударных волн большой интенсивности.

Для теоретического изучения микроскопической структуры ударных волн применяется кинетическая теория. Аналитически задача о структуре ударной волны не решается, но применяется ряд упрощённых моделей. Одной из таких моделей является модель Тамма-Мота-Смита.

Микроскопическая структура ударной волны

Толщина ударных волн большой интенсивности имеет величину порядка длины свободного пробега молекул газа (более точно — ~10 длин свободного пробега, и не может быть менее 2 длин свободного пробега; данный результат получен Чепменом в начале 1950-х). Так как в макроскопической газодинамике длина свободного пробега должна рассматриваться равной нулю, чисто газодинамические методы непригодны для исследований внутренней структуры ударных волн большой интенсивности.

Для теоретического изучения микроскопической структуры ударных волн применяется кинетическая теория. Аналитически задача о структуре ударной волны не решается, но применяется ряд упрощённых моделей. Одной из таких моделей является модель Тамма-Мота-Смита.

Что можно предпринять

Рассмотрим методы защиты от ударной волны. Чтобы уберечься от радиационного воздействия, используют различные защитные сооружения: убежища, подвалы, станции. При этом все помещения должны обладать высоким коэффициентом защитного действия. Также следует принимать радиозащитные препараты.

Различают следующие виды защитных сооружений:

1. Убежища. Предназначены для укрытия людей от всех поражающих факторов: отравляющих веществ, бактериальных средств, критических температур, опасных газов и радиации. Такие помещения должны быть оборудованы защитной герметической дверью, тамбурами, основным помещением, кладовой для продуктов, медицинской комнатой, аварийным выходом и камерой вентиляции.
2. К самым примитивным укрытиям относятся открытые и перекрытые щели. Они строятся населением с использованием любых подручных материалов. Примитивные укрытия способны уменьшить действие от проникающей радиации и излучения в 200-300 раз.

Соблюдение мер безопасности и плана эвакуации существенно повышают шансы на сохранение человеческой жизни и здоровья.

Госпошлина